摘要遗传物质的稳定性和完整性对于维持和延续生活至关重要。人类基因组由三十亿对碱基组成,编码30,000-40,000个基因,并不断受到内源性反应性代谢产物,治疗药物和众多影响其完整性的环境诱变药物的攻击。因此,很明显,基因组的稳定性必须在连续监测之下。这是通过DNA修复机制实现的,DNA修复机制已开发出来去除或耐受DNA损伤和误差。在生物体中存在的DNA修复机制中,它们可以分为:i)基础切除修复(BER),ii)核苷酸切除(NER),iii)基本MALPASE(MMR)和IV)DNA修复,通过非同型末端(NHEJ)。对于这些机制正常工作,很明显,负责修复功能的蛋白质之间相互作用的重要性,以及对负责提到的机制的蛋白质正确位置的核进口调节。在负责调节核进口的机制中,由进口异二聚体α/β组成的经典途径是位移的主要机制之一。某些修复蛋白似乎仅与进口α(IMP)的某些同样蛋白相互作用,表明对修复过程的额外调节,但对这些蛋白质的核位置序列(NLS)的识别知之甚少。通过这些结果,阐明了包含NLSS KU80和FEN1的结构。这项工作特别涉及使用晶体学技术与蛋白质相关DNA修复的NLSS肽的IMP复合物的结构复合物的研究。进行了在其N末端部分截断的Musculus印象的表达和纯化,以及与DNA相关蛋白的NLS肽的IMP偶然化,对应于KU80,PMS2和MLH1蛋白质和MLH1蛋白质和BIPARTARTARTARTATTITE序列的单型序列。X射线衍射数据,并以2.1-2.38Å的分辨率进行处理。肽NLS KU80与NHEJ修复有关,与主连接位点上的IMPα相似,类似于SV40 T抗原的NLS(S 1)。已经与ber修复有关的NLS FEN1肽与Sitia S 1和次级位点(S 2)有关,证明是两部分序列。此外,仅具有10种废物的Fen1肽接头区域使与IMPα的联系更好,并且与具有11-12废物的肽的连接相比,与IMPα的连接更扩展,可能更有利的构象。在连接位点上的特定位置被确认为必不可少的,以及在这些区域中保守的残留物,表明这些位点中分子间相互作用的重要性。此信息表明这些蛋白质可以通过IMP-α独立运输到核心,而无需与有关修复的其他蛋白质形成复合物。关键字:进口α,核进口,NLS,射线晶体学-X,KU80,FEN1,PMS2,MLH1。
图1。开发IPNF95.11b异种移植分析。 a)代表性的H&E(上),S100 [(Schwann细胞标记)(中间)]和ku80 [((人为特定标记)(底部)(底部)]以及植入IPNF95.11b细胞(第一列)的NCG小鼠的坐骨神经的免疫组织学,NO(2 nd列)ipn列(2 nd列)ipn2.3 2.3列(3列2.3列(3rd列)(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列(3RD列)(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列)(3rd列(3rd列2)并在三个月后收获。 比例尺等于100 µm。 b)实验在A(每个条件n = 4个坐骨神经)中的肿瘤渗透率。 c)条形图在NCG(n = 5坐骨神经)和裸鼠(n = 6个坐骨神经)1个月中比较IPNF95.11b异种移植测定法的肿瘤渗透率。 fischer精确t检验用于测量统计显着性(*平均值P≤0.05)。 ns意味着非显着。开发IPNF95.11b异种移植分析。a)代表性的H&E(上),S100 [(Schwann细胞标记)(中间)]和ku80 [((人为特定标记)(底部)(底部)]以及植入IPNF95.11b细胞(第一列)的NCG小鼠的坐骨神经的免疫组织学,NO(2 nd列)ipn列(2 nd列)ipn2.3 2.3列(3列2.3列(3rd列)(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列(3RD列)(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列(3rd列)(3rd列)(3rd列(3rd列2)并在三个月后收获。比例尺等于100 µm。b)实验在A(每个条件n = 4个坐骨神经)中的肿瘤渗透率。c)条形图在NCG(n = 5坐骨神经)和裸鼠(n = 6个坐骨神经)1个月中比较IPNF95.11b异种移植测定法的肿瘤渗透率。fischer精确t检验用于测量统计显着性(*平均值P≤0.05)。ns意味着非显着。
非同源末端连接(NHEJ)在修复DNA双链断裂中起主要作用,并且是基因组稳定性和编辑的关键。最小的核心NHEJ蛋白,即Ku70,Ku80,DNA连接酶IV和XRCC4,但其他因素在不同的真核生物组中有所不同。在植物中,唯一已知的NHEJ蛋白是核心因素,而植物NHEJ的分子机制仍然不清楚。在这里,我们报告了先前未知的PAXX植物直系同源物,其晶体结构显示出与人类“ PAXX”相似的折叠。然而,通过与KU70/80和XRCC4相互作用,植物PAXX具有与人XLF相似的分子函数。这表明植物PAXX结合了哺乳动物PAXX和XLF的作用,并且这些功能在进化过程中合并为单个蛋白质。这与PAXX和XLF在哺乳动物中的重新效力一致。
在真核生物中,双链断裂(DSB)可以通过同源重组(HR)或非同源最终连接(NHEJ)修复。在体细胞中,人力资源非常不具体。因此,绝大多数DSB通过NHEJ的两种不同途径进行修复。经典(CNHEJ)途径取决于het-rodimer ku70/ku80,而聚合酶theta(polq)(polq)是替代(anhej)途径的核心。令人惊讶的是,即使两种途径受损,拟南芥植物也是可行的。但是,它们表现出严重的生长迟缓和生育能力降低。有丝分裂过轴酶的分析表明,双突变体的特征是由于DSB修复缺陷而导致染色体碎片的急剧增加。与单个突变体相反,发现双突变体对诱导DSB的基因毒素博来霉素高度敏感。因此,这两种途径都可以在DSB修复中相互补充。我们推测,在没有NHEJ途径的情况下,HR可能会增强。这对于基因靶向(GT)特别有吸引力,其中使用同源模板引入了预定的变化。不期望的是,与野生型植物相比,POLQ单突变体和双突变体的GT频率明显较低。因此,我们能够证明消除两种NHEJ途径并不对农业介导的GT构成有吸引力的方法。但是,我们的结果清楚地表明,CNHEJ的损失导致GT频率的增加,这对于使用Planta GT策略的实践应用特别有吸引力。
CRISPR/Cas9 产生的双链断裂的致突变结果取决于切割两侧的序列和细胞 DNA 损伤修复。这些特征之间的相互作用在很大程度上尚未得到探索,这限制了我们理解和操纵结果的能力。在这里,我们测量了 18 个修复基因的缺失如何改变小鼠胚胎干细胞中 2,838 个合成靶序列中 Cas9 双链断裂产生的 83,680 个独特突变结果的频率。这项大规模调查使我们能够以无偏见的方式对结果进行分类,从而产生有关双链断裂修复新模式的假设。我们的数据表明,Prkdc(DNA-PKcs 蛋白)和 Polm(Polμ)在创建与 Cas9 切口近端核苷酸(相对于原间隔区相邻基序 (PAM))相匹配的 1bp 插入方面发挥着特殊作用,Nbn(NBN)和 Polq(Polθ)在创建不同的删除结果方面发挥着不同的作用,并且存在一类独特的单向删除结果,这些结果既依赖于末端保护基因 Xrcc5(Ku80),也依赖于切除基因 Nbn(NBN)。我们利用修复环境中可重复变异的知识,建立了 Cas9 断裂诱变结果的预测模型,该模型优于当前标准。这项工作提高了我们对 DNA 修复基因功能的理解,并为更精确地调节 CRISPR/Cas9 产生的突变提供了途径。
三十多年来,农杆菌介导的转化技术一直用于树果作物的基因工程。尽管在草本植物和一年生植物的水平上利用这项技术仍然存在许多障碍,但该领域已经取得了很大进展(Song 等人,2019 年)。在本研究主题的第二卷中,有论文描述了不同研究小组正在采取的方法,以促进难处理的树种的遗传转化,并在更基本的层面上了解 T-DNA 插入宿主细胞基因组的机制。在一项优雅的研究中,Gelvin 等人研究了 T 环的形成作为理解 T-DNA 整合的代理。在这项工作中,从转基因植物本氏烟或拟南芥中形成的 T 环中详细描述了与 LB-RB 连接相关的区域。结果表明,T 环中的 RB-LB 连接类似于 T-DNA 和发生整合的植物 DNA 之间的连接。相似之处包括:与 RB 相比,LB 处的缺失频率更高且序列变化更为广泛;连接位点存在微同源性;存在来自农杆菌或植物基因组的填充 DNA;多个 T-DNA 拷贝的多联体组织,其中 RB-RB 和 LB-LB 连接比 RB-LB 连接更常见。此外,作者还表明,T 环的形成即使在农杆菌 VirD2 基因中没有 Ku80 和 w 突变的情况下也能进行,其影响与对 T-DNA 整合的影响相似。根据他们的数据,作者提出 T 环的形成可用于研究 T-DNA 整合到宿主基因组的所有方面。大多数关于柑橘转化的已发表研究都仅使用了少数相对容易转化的品种的材料(Song 等人,2021 年)。 TAMU 的 Mandadi 团队(Dominguez 等人)开发了一种方法,可以促进 14 种柑橘品种的转化。他们通过在转化方案中使用的培养基中添加亚精胺和硫辛酸等补充剂,并使用含有额外 VirG 和 VirE 基因拷贝的辅助质粒 pCH32 来实现这一点。
