研究團隊發現了在基因組受損後恢復細胞功能的機制

2020-10-16 MedPeer

科隆的一個研究小組發現，DNA結構的改變-更確切地說是染色質-在DNA損傷後的恢復階段起著決定性的作用。關鍵是DNA包裝蛋白組蛋白H3(H3K4me2)上的兩個甲基被雙重佔用。該發現是科學家在衰老研究卓越集群CECAD的BjörnSchumacher教授，科隆分子醫學中心(CMMC)和科隆大學的衰老與疾病基因組穩定性研究所的指導下做出的。特定的變化使基因能夠在受損後重新激活並產生蛋白質：細胞恢復平衡，有機體得以恢復。H3K4me2在線蟲秀麗隱杆線蟲的實驗中已確定了其保護作用。自然結構與分子生物學。

每個人類細胞中的基因組每天都會受到損害，例如，皮膚中的紫外線會受到太陽紫外線的傷害。對DNA的破壞會導致癌症等疾病，影響發育並加速衰老。DNA修復中的先天性功能異常可能導致罕見的遺傳性疾病極度加速衰老。因此，保存和重建過程對於確保發育和維持組織功能特別重要。像包裝在電纜鼓上一樣，包裹在包裝蛋白(組蛋白)上的DNA受甲基基團調節。各種蛋白質負責將甲基置於組蛋白上或將其除去。包裝蛋白質上的基團數目影響基因的活性，從而影響細胞的蛋白質產生。

在使用線蟲進行的實驗中，研究小組表明，修復受損的DNA後，在DNA包裝上越來越多地發現了兩個甲基。此外，他們發現在組蛋白(H3K4me2)上放置這兩個甲基的錯誤加速了損傷誘導的衰老過程，而組蛋白改變的位置增加則延長了DNA損傷後的壽命。通過控制設置或去除這些甲基的蛋白質，可以影響對DNA損傷的抵抗力-從而影響動物的衰老過程。

對這兩個甲基的作用的進一步分析表明，基因組損傷後的H3K4富集有兩個甲基，支持細胞在DNA損傷後恢復平衡。

舒馬赫說：「現在我們知道了染色質的確切變化，我們就可以用它來精確地限制DNA損傷的後果。」我希望這些發現將使我們能夠開發出針對以發育障礙和過早衰老為特徵的遺傳性疾病的療法。由於DNA損傷在衰老過程中具有根本重要性，因此這種方法還可以抵消正常衰老並預防與年齡有關的疾病。

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