我校生命學(xué)院孫博教授課題組與康奈爾大學(xué)/霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所Michelle D. Wang教授課題組以噬菌體T7復(fù)制體為研究模型，使用單分子光鑷技術(shù)揭示了復(fù)制體（replisome）在暫停DNA復(fù)制后，利用下游RNA轉(zhuǎn)錄體重啟復(fù)制的新機(jī)制。北京時(shí)間2018年6月13日，相關(guān)成果以“Helicase Promotes Replication Re-initiation from an RNA transcript”為題，在知名學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》（Nature Communications）上在線(xiàn)發(fā)表。

DNA作為遺傳信息的載體，通過(guò)半保留復(fù)制將信息由親代傳遞給子代。該復(fù)制過(guò)程由解旋酶（helicase）、DNA聚合酶（DNApolymerase）等多個(gè)次級(jí)元件組成的復(fù)雜復(fù)制分子機(jī)器——復(fù)制體來(lái)執(zhí)行完成。DNA損傷、高級(jí)結(jié)構(gòu)以及DNA結(jié)合蛋白等復(fù)制模板上的障礙物（obstacles）往往會(huì)造成復(fù)制叉的暫停甚至崩潰，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。為了保證實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的DNA復(fù)制，復(fù)制體必須有效克服位于模板上的多種障礙物，目前已發(fā)現(xiàn)了復(fù)制體克服障礙的多種路徑。

孫博教授長(zhǎng)期從事DNA復(fù)制體克服損傷以及重啟復(fù)制的機(jī)制研究，前期與合作者已報(bào)道了一種復(fù)制體直接克服損傷的DNA復(fù)制重啟機(jī)制—— 與DNA損傷相遇后，復(fù)制體中的解旋酶可以幫助DNA聚合酶以損傷DNA為模板進(jìn)行復(fù)制，從而直接克服DNA損傷（Sun et al., Nat Commun,2015）。但是，該路徑只能幫助不到30%的復(fù)制體克服損傷，而其余超過(guò)70%的復(fù)制體并沒(méi)有在損傷位置完全瓦解，而是繼續(xù)解旋。這暗示在損傷下游可能存在其它類(lèi)型的DNA復(fù)制重啟機(jī)制。

基于以上猜想，研究人員設(shè)計(jì)了單分子光鑷實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)非復(fù)制狀態(tài)下的復(fù)制體與同向暫停的RNA聚合酶（RNApolymerase）相遇碰撞結(jié)果。在這項(xiàng)最新的報(bào)道中，研究人員發(fā)現(xiàn)解旋酶與非復(fù)制態(tài)下的DNA聚合酶在復(fù)制叉位置有直接的相互作用，并共同前進(jìn)解旋；同時(shí)，DNA聚合酶的存在可以幫助解旋酶快速長(zhǎng)距解旋。此外，在解旋酶的幫助下，DNA聚合酶與同向RNA聚合酶相遇后，可以有效將RNA聚合酶移除，并利用RNA轉(zhuǎn)錄體為引物重啟復(fù)制?；谝陨辖Y(jié)果，研究人員提出了一種新型的克服損傷的復(fù)制重啟機(jī)制。在該重啟機(jī)制中，復(fù)制體“聰明地”利用移除DNA結(jié)合蛋白來(lái)完成克服DNA損傷，一石二鳥(niǎo)。該工作不僅體現(xiàn)了解旋酶在復(fù)制過(guò)程中除解旋雙鏈DNA外的多種功能角色，也為理解轉(zhuǎn)錄如何幫助復(fù)制體在復(fù)制起點(diǎn)（origins）啟動(dòng)復(fù)制的工作機(jī)制提供了線(xiàn)索。

該論文中，孫博教授為本論文的第一作者及共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到了科技部、上海市科委以及上科大科研啟動(dòng)基金的支持。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-04702-x

復(fù)制體利用RNA轉(zhuǎn)錄體為引物克服損傷重啟復(fù)制