蛋白质设施用户中科院分子植物科学卓越创新中心张余课题组揭示基因转录对DNA修复的核心贡献学术资讯

高效的DNA修复机制能够避免DNA突变的积累，是细胞维持长期生命活力的重要因素。经典观点认为紫外线等诱导的DNA损伤由全局修复途径(Global genomic repair；GGR)完成修复。中科院分子植物科学卓越创新中心的张余课题组和其合作组，于2022年4月在Nature杂志发表“Crucail Role and Mechanism of Transcription-coupled DNA Repair in Bacteria”研究论文，提出转录介导的DNA修复途径(Transcription-coupled DNA repair; TCR)是细菌修复DNA损伤的主要方式。
文中作者提出了以UvrD为核心的TCR工作模型：UvrD是偶联RNAP和DNA修复复合物的关键因子，UvrD/UvrA首先与RNAP形成稳定复合物；在转录过程中，RNAP的催化中心感应损伤的模板DNA暂停转录，UvrD二聚化并利用其解旋酶功能拖拽RNAP倒退，暴露出DNA损伤位点；随后UvrB/UvrA定位至DNA损伤位点并进一步招募UvrC蛋白完成修复；当DNA修复完成后，Mfd推动RNAP前进，帮助RNAP回到正确位置继续延伸RNA。进一步实验证明转录是修复紫外线诱导的DNA损伤的必要条件。总的来讲，该工作提出TCR是细菌DNA核苷酸切除修复的主要途径，UvrD是关联转录和DNA修复的关键因子。

在该工作中，张余课题组鉴定了UvrD和RNAP的相互作用结构域，解析了UvrD-CTD和RNAP-lobe结构域的复合物晶体结构，鉴定了UvrD和UvrB的相互作用结构域，解析了UvrD-CTD和UvrB-NTD的复合物晶体结构。上述相互作用结构域的复合物晶体结构，为UvrD为核心的TCR模型提供了重要的结构证据。国家蛋白质科学研究（上海）设施蛋白质晶体结构分析系统BL18U1微晶体结构线站和BL19U1复合物晶体结构线站（PDB ID: 7EGT）和上海光源BL17U1线站（PDB ID: 7EGS）为该工作的晶体衍射数据收集提供了重要支持。

TCR的机制模型示意图。（1）UvrD是偶联转录和DNA修复的关键因子，RNAP与UvrD/UvrA/NusA形成稳定复合物，在转录的过程中监视DNA损伤；2）RNAP监测到DNA损伤，UvrD拖拽RNAP倒退暴露损伤位点，随后招募UvrB/UvrA；3）UvrD结合UvrB，定位损伤位点并招募UvrC等完成修复；4）Mfd帮助RNAP前进并继续延伸RNA。