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新研究揭示DNA損傷后的組蛋白降解促進(jìn)DNA修復(fù)

更新時(shí)間:2021-01-05  |  點(diǎn)擊率:807

DNA損傷可能發(fā)生在基因組的任何地方,但大多數(shù)DNA被包裹在核小體上,這就使得修復(fù)復(fù)合體無法進(jìn)入。如今,在一項(xiàng)新的研究中,來自瑞士弗雷德里希*生物醫(yī)學(xué)研究所和巴塞爾大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)DNA會誘導(dǎo)組蛋白耗竭,這增加了DNA纖維的可訪問性和靈活性,并提高了同源重組修復(fù)過程中的同源搜索速度。相關(guān)研究結(jié)果于2020年9月23日在線發(fā)表在Molecular Cell期刊上,論文標(biāo)題為“DNA Damage-Induced Nucleosome Depletion Enhances Homology Search Independently of Local Break Movement”。論文通訊作者為Susan M.Gasser博士。

 

幾年來,Gasser及其研究團(tuán)隊(duì)一直在研究染色質(zhì)結(jié)構(gòu)如何在應(yīng)對DNA損傷的過程中發(fā)生變化,以便了解這些變化是否以及如何提高修復(fù)速度。在早期的一項(xiàng)研究中,Gasser實(shí)驗(yàn)室的前博士生Michael Hauer發(fā)現(xiàn),染色質(zhì)對急性DNA損傷既有局部的反應(yīng),也有全基因組范圍內(nèi)的反應(yīng),大約30%的組蛋白在全基因組范圍內(nèi)被修飾、去除和降解,而且這種現(xiàn)象不僅僅是發(fā)生在損傷部位。這促使染色質(zhì)在細(xì)胞核中的移動性更強(qiáng)。

論文作者、Gasser實(shí)驗(yàn)室博士生Anaïs Cheblal在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,探究了這種染色質(zhì)動態(tài)和分解的增加是否會通過同源重組影響DNA修復(fù)機(jī)制。

在這項(xiàng)新的研究中,Cheblal及其同事們強(qiáng)調(diào),組蛋白降解和隨后的染色質(zhì)解壓縮(chromatin decompaction)確實(shí)會提高DNA修復(fù)效率和動力學(xué)。Cheblal總結(jié)了這項(xiàng)研究的主要發(fā)現(xiàn):“我們發(fā)現(xiàn),DNA雙鏈斷裂可以通過組蛋白的受控降解引發(fā)異位的染色質(zhì)解壓縮[指的是在遠(yuǎn)處未受損的位點(diǎn),而非局部],這對基于同源重組的DNA修復(fù)至關(guān)重要。我們還發(fā)現(xiàn),局部斷裂動態(tài)對DNA修復(fù)不那么重要,可以通過增加異位染色質(zhì)移動來加以彌補(bǔ),而異位染色質(zhì)移動與染色質(zhì)解壓縮相關(guān)。此外,我們排除了之前的一個(gè)假設(shè):染色體從核外周脫離是DNA損傷反應(yīng)的一部分。”

當(dāng)被問及這項(xiàng)研究的更廣泛影響時(shí),Cheblal說,“我們的研究將對CRISPR介導(dǎo)的基因療法至關(guān)重要,目前這種療法的效率太低,無法用于臨床。我們的研究結(jié)果表明將這項(xiàng)技術(shù)與經(jīng)過適當(dāng)上調(diào)的因子結(jié)合起來誘導(dǎo)組蛋白降解,可能會提高CRISPR-Cas9的編輯效率。”

通過同源重組修復(fù)DNA是CRISPR-Cas9靶向基因組編輯的基本原理。CRISPR-Cas9編輯技術(shù)主要作為研究工具,但也用于基因治療。初步研究表明,在哺乳動物細(xì)胞中,隨著組蛋白的耗竭,CRISPR-Cas9的編輯效率可以提高。

 

關(guān)于 牛血清產(chǎn)品 的概述

【牛血清】是細(xì)胞培養(yǎng)中重要的天然培養(yǎng)基,含有豐富的細(xì)胞生長必須的營養(yǎng)成份,常用于動物細(xì)胞的體外培養(yǎng)。

牛血清分為胎牛血清,新生牛血清,小牛血清,成牛血清。

 

【胎牛血清】(Foetal Bovine Serum,簡稱FBS):是采自5-8個(gè)月胎齡牛胚胎中的胎血。此時(shí)胎牛各臟器正處生長分化階段,血中含有豐富的生長發(fā)育因子,非常適合各種細(xì)胞的培養(yǎng),一旦胚胎發(fā)育*這些因子自動消失。因此8個(gè)月胎齡以上的牛胚胎,已接近足月,不能作為胎牛血清的原料來使用。

 

【新生牛血清】(Newborn Calf Serum,簡稱NBCS):采自出生一天~一周內(nèi)的新生牛;

 

【小牛血清】(Calf Serum):采自出生10-30天的小牛;

 

【成牛血清】(Adult Bovine Serum,簡稱ABS):采自成年牛收全血后分離得到血清。

所有血清出廠前均應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)控,并附詳細(xì)《檢測報(bào)告》,

如pH值、滲透壓、內(nèi)毒素、病毒檢測、促細(xì)胞生長能力、無菌等檢查。

其中,由于內(nèi)毒素直接參與細(xì)胞凋亡,對細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果影響較大,且不同批次的血清,內(nèi)毒素差異又不易控制。

 

有下列情況者,對血清內(nèi)毒素應(yīng)格外留意篩選:

1.養(yǎng)干細(xì)胞時(shí),干細(xì)胞對內(nèi)毒素非常敏感,如果血清中內(nèi)毒素≥3EU/ml時(shí),干細(xì)胞很容易死亡。很多使用者,在血清在試用前,就通過提早審核該批次《檢測報(bào)告》,以決定是否入圍進(jìn)行試用。

2.養(yǎng)免疫細(xì)胞時(shí),過高的內(nèi)毒素可誘導(dǎo)免疫細(xì)胞釋放炎癥因子,抑制小鼠紅細(xì)胞集落的形成等。

3.基因敲除相關(guān)的細(xì)胞實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)的細(xì)胞要盡可能保持其原始狀態(tài),任何引導(dǎo)細(xì)胞衰老或凋亡的試劑,都會讓后續(xù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果“失之毫厘,謬以千里”。在準(zhǔn)備血清和其他試劑時(shí),選擇極低的內(nèi)毒素(≤1EU/ml),對實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要;

4.原代培養(yǎng)、雜交瘤融合、細(xì)胞轉(zhuǎn)染,或者肝細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、內(nèi)皮等難養(yǎng)細(xì)胞的擴(kuò)增,這些都需要挑選好的血清給細(xì)胞以有力支持。因此,挑選更低的內(nèi)毒素,是保證實(shí)驗(yàn)順利的開始。

5.實(shí)驗(yàn)室有些細(xì)胞,需要長期培養(yǎng)、長期凍存,或者經(jīng)常復(fù)蘇、經(jīng)常培養(yǎng)的,血清會經(jīng)?;蜷L時(shí)間作用于細(xì)胞。為保證細(xì)胞的健康,都應(yīng)該選用更低內(nèi)毒素的血清,以避免內(nèi)毒素長久對細(xì)胞的毒性影響。

 

總之,血清中內(nèi)毒素含量過高,更容易導(dǎo)致細(xì)胞“亞健康”,造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn),或細(xì)胞狀態(tài)不良、老化、甚至死亡,導(dǎo)致試驗(yàn)中斷失敗。血清中的內(nèi)毒素越低越好。

細(xì)胞培養(yǎng)學(xué)會均依據(jù)內(nèi)毒素對血清的品質(zhì)進(jìn)行分級和命名。

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