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科技日报记者 吴纯新 通讯员 蒋朝常
2月24日，记者从华中农业大学获悉，该校生命科学技术学院、湖北洪山实验室严顺平教授团队发现SMC5/6复合体通过招募PAF1复合体介导DSB（DNA双链断裂）位点组蛋白H2B的单泛素化，促进同源重组修复。相关研究成果发表在细胞生物学领域期刊《EMBO JOURNAL》上。
这项研究不仅揭示了SMC5/6调控DNA损伤修复的新机制，还发现了PAF1C具有转录调控之外的新功能——DNA损伤修复，为利用同源重组修复机制提高基因打靶效率提供新基因资源。
严顺平介绍，DNA作为遗传信息载体，其准确复制和传递是生物的生存基础。然而，很多外源因素（如紫外线、电离辐射等）和内源因素（如活性氧、复制错误等）会导致DNA损伤。
一旦这些损伤无法被修复，就会影响复制、转录等最基本的生物学过程，进而影响生物生长发育和物种繁衍。目前，DNA损伤应答机制研究是最基础的生物学问题之一。
一般认为，DNA双链断裂是最严重的DNA损伤类型。生物主要通过两种途径修复DNA双链断裂，即非同源末端连接（NHEJ）和同源重组（HR）。非同源末端连接修复途径是一个相对快速但容易出错的过程，而同源重组修复途径相对缓慢但精准。
DNA双链断裂修复是利用CRISPR等技术进行基因编辑的基础之一。依赖非同源末端连接通路可实现基因敲除，通过同源重组通路可实现基因敲入。目前，基因编辑技术主要瓶颈之一是基因敲入效率低，不能满足基础研究和生物育种需求。其中，植物同源重组效率很低是主要原因之一。因此，科研人员迫切希望通过提高同源重组效率来提高基因敲入效率。
严顺平说，染色体结构维持复合体SMC5/6在真核生物中高度保守，又是同源重组修复所必需，但其调控同源重组修复的机制还有待进一步研究。PAF1复合体在真核生物中也高度保守，其主要功能是调控基因的转录。此前，PAF1复合体是否参与DNA损伤修复是未解之谜。
在上述研究中，严顺平团队利用正向遗传学手段筛选拟南芥DNA损伤应答突变体，发现调控蛋白DDRM4突变体对DNA双链断裂诱导试剂非常敏感。DDRM4编码PAF1复合体的核心亚基PAF1。通过生物化学、细胞生物学、遗传学等手段，研究人员发现SMC5/6复合体招募PAF1复合体到DNA双链断裂位点，PAF1复合体进一步招募E2泛素结合酶UBC1/2和E3泛素连接酶HUB1/2介导DNA双链断裂位点组蛋白H2B的单泛素化，从而促进同源重组修复。
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