CellReports報道一種切斷DNA重要酶的新機制

　　來自約翰霍普金斯大學的研究人員發現了一種關鍵酶為何會過度剪切DNA的作用機制，由于這種剪切對于特殊免疫系統蛋白具有重要意義，因此這一發現也將有助于解釋這種酶的突變形式為何會引發免疫缺陷和癌癥。

　　這一研究成果公布在12月24日的Cell Reports 雜志上。

　　免疫系統依賴于形成特殊的蛋白質（抗體）來自識別和固定外來入侵者，如病毒和細菌。由于儲存每種蛋白的藍本需要大量的DNA，因此我們的機體選擇了將這些序列片段打亂，混合來構建匹配大約能生成300兆種可能性的序列。這種混合匹配的過程，就稱為重組recombination，而這種重組就要用到一種稱為RAG的酶來切斷DNA。

　　正常免疫細胞中RAG蛋白重排，幫助基因組產生抗體多樣性，這種酶能利用一段獨特的DNA堿基序列來作為標記，將它們引導到抗體區域。

　　“重組對于免疫系統識別和對抗新的敵人至關重要，但是太多的剪切會引發有害的染色體重排，”約翰霍普金斯大學醫學博士Stephen Desiderio說，“現在我們知道了RAG具有內置加鎖的功能，能組織其失控。”

　　為了保證免疫系統暢通有效，每個免疫細胞都只能制造一種單抗，而且一次激活后只能制造一次。幾年前，Desiderio研究組發現這種調控的水平受到RAG中一種稱為PHD的部分控制，PHD能結合在化學尾巴 H3K4me3上，后者只在RNA重排激活的DNA上才有，這就能幫助RAG阻止未激活DNA重組。

　　當PHD片段發生突變，失去功能的時候，RAG就無法進行剪切，這表明PHD結合到 H3K4me3上，是RAG功能的必要條件。但是當PHD被徹底刪去后，RAG又能完成剪切了。這是為什么呢？

　　為了解答這個問題，Desiderio等人尋找能幫助突變PHD恢復功能的突變，結果他們發現了當突變的PHD片段中前端13種氨基酸被刪除的時候，RAG會比正常情況下切割功能更好。

　　Desiderio研究組成員yssa Ward說，這個系統就像是一扇門上的門閂。PHD片段就是門鎖，H3K4me3 是鑰匙，而刪除的片段是那個門閂。當所有的片段都正常的時候，H3K4me3 就能開鎖PHD片段，這樣移動門閂就能把門打開，從而RAG就能完成剪切功能。如果PHD出現突變，那么鑰匙就不能開鎖了，門就打不開了。但是如果鎖或者門閂被完全除去了，那么門就能自由的打開和關閉了。

　　Desiderio表示，這些發現也有助于解析其它許多與DNA相互作用的蛋白的作用機制，“我們曾經認為H3K4me3 就是一個簡單的蛋白對接位點，但是這項發現指出激活過程也很關鍵。”

　　目前這一研究組計劃構建RAG過度激活的小鼠模型，用以觀察這種作用在動物中的影響。他們希望過度激活的RAG能幫助他們了解，這種酶在正常情況下是如何被調控的，以及免疫缺陷和癌癥有關的突變RAG的作用機制。