研究提出检测染色体末端连接修复方法

来自北京大学、清华大学和北京生命科学研究所的研究人员发表题为“Multiple end joining mechanisms repair a chromosomal DNA break in fission yeast”的文章，首次报道了一个在裂殖酵母中检测染色体上进行的末端连接修复的方法，并利用此方法分析了机理不同的三类末端连接修复方式。这一研究成果公布在《DNA修复》（DNA Repair）杂志上。文章的通讯作者是北京生命科学研究所杜立林研究员，其早年毕业于南开大学生物系，2007年加入北京生命科学研究所。这项研究结果主要由北京大学、清华大学和北京生命科学研究所联合培养博士研究生项目（PTN-BBS）2011级研究生李鹏在轮转期间完成，其他贡献者有北京生命科学研究所研究生李俊，李明，窦坤，和生物信息分析员张美俊和索芳。文中样品的高通量测序工作由北京生命科学研究所测序中心完成。非同源末端连接（NHEJ）是哺乳动物中修复DNA双链断裂的主要方式。参与NHEJ的修复蛋白如Ku，ligase IV，XLF，和X家族DNA聚合酶在裂殖酵母中都是保守的。在这篇文章中，研究人员通过表达一个高特异性的核酸内切酶来产生基因组上一个特定位置的双链断裂，建立了结合传统测序和高通量测序全面分析不精确修复产物序列的方法。对突变体中修复产物序列的分析验证了Ku，ligase IV和XLF在经典NHEJ中的核心作用，以及X家族DNA聚合酶Pol4在间隙填补(Gap Filling)中的重要作用。研究发现在Ku或ligase IV缺失的突变体中，两种非NHEJ的另类末端连接仍能发生。其中一种方式利用了DNA断裂位置两侧的微同源（microhomology）序列并造成几百至几千碱基的缺失，另外一种方式则只在酶切位点处引入碱基置换。这是首次报道一个在裂殖酵母中检测染色体上进行的末端连接修复的方法，并利用此方法分析了机理不同的三类末端连接修复方式。杜立林研究组今年年初还在Nucleic Acid Research上发表文章，详细描述了课题组构建的可用于裂殖酵母的高效插入诱变工具。在这项工作中，研究人员发现PB在裂殖酵母中具有转座活性。PB转座离开后在原位置极少改变DNA序列，研究人员利用这一特点在裂殖酵母中开发了一个基于PB的诱变系统。在这一系统中，PB的起始位置是在一个参与氨基酸合成的基因里，造成了细胞的营养缺陷；PB的转座会回复该基因的功能，这个特性方便了对于发生转座的细胞的筛选。研究人员运用高通量测序技术分析了大量的转座子插入位置，发现在该系统中，PB转座没有明显的染色体偏好性。利用此诱变系统，他们筛选到位于klp5, klp6和dam1的能够增强细胞对微管解聚药物thiabendazole的抵抗性的PB插入突变。在另一个遗传筛选中，研究人员发现在wee1基因中插入PB能够抑制温度敏感突变cdc25-22的致死表型。在这两个筛选中，研究人员得到了所有预期的突变基因，体现了该PB诱变系统的实用价值。（来源：生物通万纹）