Ngày 20 tháng 2024 năm XNUMX
(Tin tức Nanowerk) Các nhà nghiên cứu từ Đại học Tokyo Metropolitan đã nghiên cứu việc sửa chữa DNA bằng cách tái tổ hợp tương đồng, trong đó protein RecA sửa chữa các đứt gãy trong chuỗi DNA kép bằng cách kết hợp đầu chuỗi đơn lủng lẳng vào chuỗi kép nguyên vẹn và sửa chữa vết đứt dựa trên trình tự không bị hư hại. Họ phát hiện ra rằng RecA đã tìm ra nơi để đặt sợi đơn vào chuỗi xoắn kép mà không cần tháo nó ra dù chỉ một vòng. Phát hiện của họ, được công bố trên Nghiên cứu axit nucleic (“Nhận dạng tương đồng mà không cần chuỗi DNA kép và phân tách trong quá trình hình thành vòng lặp D bằng RecA”), hứa hẹn những hướng đi mới trong nghiên cứu ung thư.
Hai mô hình cạnh tranh tồn tại cho sự tái hợp tương đồng. Kết quả của nghiên cứu này hỗ trợ một mô hình trong đó DNA sợi đôi không bị tháo ra trong quá trình tìm kiếm tương đồng. (Hình ảnh: Đại học Tokyo Metropolitan) Tái tổ hợp tương đồng (HR) là một quá trình sinh hóa phổ biến được chia sẻ trên tất cả các sinh vật sống, bao gồm động vật, thực vật, nấm và vi khuẩn. Trong cuộc sống hàng ngày, DNA của chúng ta phải chịu mọi loại áp lực từ môi trường và bên trong, một số trong đó có thể dẫn đến đứt cả hai sợi trong chuỗi xoắn kép. Điều này có thể là thảm họa và dẫn đến cái chết tế bào sắp xảy ra. May mắn thay, các quy trình như bộ phận nhân sự đang liên tục sửa chữa những thiệt hại này.
Trong quá trình HR, một trong hai đầu hở của sợi xoắn rơi ra, để lộ đầu sợi đơn lộ ra ngoài; điều này được gọi là cắt bỏ. Sau đó, một protein có tên RecA (hoặc một loại protein tương đương) liên kết với chuỗi đơn lộ ra và chuỗi kép nguyên vẹn gần đó. Tiếp theo, protein “tìm kiếm” trình tự tương tự. Khi tìm thấy đúng vị trí, nó sẽ kết hợp lại sợi đơn thành chuỗi xoắn kép trong một quá trình được gọi là xâm lấn sợi. Chuỗi DNA bị hỏng sau đó được sửa chữa bằng cách sử dụng DNA hiện có làm mẫu. HR cho phép sửa chữa chính xác các đứt gãy ở sợi đôi cũng như trao đổi thông tin di truyền, khiến nó trở thành một phần quan trọng của đa dạng sinh học. Nhưng bức tranh sinh hóa chính xác về HR, bao gồm cả những gì xảy ra khi RecA mang cả chuỗi đơn và chuỗi kép, vẫn chưa rõ ràng.
Một nhóm do Giáo sư Kouji Hirota của Đại học Thủ đô Tokyo dẫn đầu đã nghiên cứu các cơ chế sửa chữa DNA như HR. Trong công việc gần đây nhất của mình, họ đã tìm cách thử nghiệm hai mô hình cạnh tranh để biết điều gì sẽ xảy ra khi hoạt động nhân sự. Trong một trường hợp, RecA giải phóng một phần của sợi đôi trong quá trình “tìm kiếm tương đồng”, nơi nó cố gắng tìm vị trí thích hợp để xảy ra xâm lấn sợi. Trong trường hợp thứ hai, không có sự tháo gỡ sau khi ràng buộc RecA; chỉ khi sự xâm lấn của sợi dây diễn ra thì bất kỳ sự tháo gỡ nào mới xảy ra.
Nhóm nghiên cứu hợp tác với một nhóm từ Viện Khoa học Y tế Thủ đô Tokyo đã áp dụng hai phương pháp để giải quyết vấn đề nào thực sự xảy ra. Đầu tiên, họ sử dụng một đột biến RecA không thể tách các sợi đôi, tức là không thể tháo sợi ra để xem liệu DNA bị ảnh hưởng này có được sửa chữa hay không. Nó chỉ ra rằng điều này có tác dụng tối thiểu. Trong lần thứ hai, họ cố gắng đo mức độ xoắn được tạo ra trong sợi ở các giai đoạn khác nhau của quy trình. Họ phát hiện ra rằng hiện tượng xoắn duy nhất do quá trình tháo xoắn mà họ có thể phát hiện xảy ra sau khi quá trình tìm kiếm tương đồng hoàn tất, tức là khi cuộc xâm lược sợi xảy ra. Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rõ ràng rằng mô hình thứ hai là đúng.
Những hiểu biết chi tiết về tái tổ hợp tương đồng là rất quan trọng để hiểu điều gì xảy ra khi có sự cố xảy ra. Ví dụ, các yếu tố liên quan đến ung thư vú (BRCA1 và BRCA2) cũng chịu trách nhiệm cho việc nạp chính xác DNA chuỗi đơn vào RAD51, phiên bản RecA ở người. Điều này cho thấy các vấn đề về nhân sự có thể là nguyên nhân gây ra tỷ lệ mắc ung thư vú cao ở những bệnh nhân có khiếm khuyết di truyền ở BRCA1 hoặc BRCA2.
Hai mô hình cạnh tranh tồn tại cho sự tái hợp tương đồng. Kết quả của nghiên cứu này hỗ trợ một mô hình trong đó DNA sợi đôi không bị tháo ra trong quá trình tìm kiếm tương đồng. (Hình ảnh: Đại học Tokyo Metropolitan) Tái tổ hợp tương đồng (HR) là một quá trình sinh hóa phổ biến được chia sẻ trên tất cả các sinh vật sống, bao gồm động vật, thực vật, nấm và vi khuẩn. Trong cuộc sống hàng ngày, DNA của chúng ta phải chịu mọi loại áp lực từ môi trường và bên trong, một số trong đó có thể dẫn đến đứt cả hai sợi trong chuỗi xoắn kép. Điều này có thể là thảm họa và dẫn đến cái chết tế bào sắp xảy ra. May mắn thay, các quy trình như bộ phận nhân sự đang liên tục sửa chữa những thiệt hại này.
Trong quá trình HR, một trong hai đầu hở của sợi xoắn rơi ra, để lộ đầu sợi đơn lộ ra ngoài; điều này được gọi là cắt bỏ. Sau đó, một protein có tên RecA (hoặc một loại protein tương đương) liên kết với chuỗi đơn lộ ra và chuỗi kép nguyên vẹn gần đó. Tiếp theo, protein “tìm kiếm” trình tự tương tự. Khi tìm thấy đúng vị trí, nó sẽ kết hợp lại sợi đơn thành chuỗi xoắn kép trong một quá trình được gọi là xâm lấn sợi. Chuỗi DNA bị hỏng sau đó được sửa chữa bằng cách sử dụng DNA hiện có làm mẫu. HR cho phép sửa chữa chính xác các đứt gãy ở sợi đôi cũng như trao đổi thông tin di truyền, khiến nó trở thành một phần quan trọng của đa dạng sinh học. Nhưng bức tranh sinh hóa chính xác về HR, bao gồm cả những gì xảy ra khi RecA mang cả chuỗi đơn và chuỗi kép, vẫn chưa rõ ràng.
Một nhóm do Giáo sư Kouji Hirota của Đại học Thủ đô Tokyo dẫn đầu đã nghiên cứu các cơ chế sửa chữa DNA như HR. Trong công việc gần đây nhất của mình, họ đã tìm cách thử nghiệm hai mô hình cạnh tranh để biết điều gì sẽ xảy ra khi hoạt động nhân sự. Trong một trường hợp, RecA giải phóng một phần của sợi đôi trong quá trình “tìm kiếm tương đồng”, nơi nó cố gắng tìm vị trí thích hợp để xảy ra xâm lấn sợi. Trong trường hợp thứ hai, không có sự tháo gỡ sau khi ràng buộc RecA; chỉ khi sự xâm lấn của sợi dây diễn ra thì bất kỳ sự tháo gỡ nào mới xảy ra.
Nhóm nghiên cứu hợp tác với một nhóm từ Viện Khoa học Y tế Thủ đô Tokyo đã áp dụng hai phương pháp để giải quyết vấn đề nào thực sự xảy ra. Đầu tiên, họ sử dụng một đột biến RecA không thể tách các sợi đôi, tức là không thể tháo sợi ra để xem liệu DNA bị ảnh hưởng này có được sửa chữa hay không. Nó chỉ ra rằng điều này có tác dụng tối thiểu. Trong lần thứ hai, họ cố gắng đo mức độ xoắn được tạo ra trong sợi ở các giai đoạn khác nhau của quy trình. Họ phát hiện ra rằng hiện tượng xoắn duy nhất do quá trình tháo xoắn mà họ có thể phát hiện xảy ra sau khi quá trình tìm kiếm tương đồng hoàn tất, tức là khi cuộc xâm lược sợi xảy ra. Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rõ ràng rằng mô hình thứ hai là đúng.
Những hiểu biết chi tiết về tái tổ hợp tương đồng là rất quan trọng để hiểu điều gì xảy ra khi có sự cố xảy ra. Ví dụ, các yếu tố liên quan đến ung thư vú (BRCA1 và BRCA2) cũng chịu trách nhiệm cho việc nạp chính xác DNA chuỗi đơn vào RAD51, phiên bản RecA ở người. Điều này cho thấy các vấn đề về nhân sự có thể là nguyên nhân gây ra tỷ lệ mắc ung thư vú cao ở những bệnh nhân có khiếm khuyết di truyền ở BRCA1 hoặc BRCA2.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=64466.php
