The Plant Cell:清华大学戚益军研究组报道diRNA介导DNA损伤修复新机
2017年2月21日，国际植物科学顶级期刊《The plant Cell》在线发表了清华大学生命科学学院戚益军研究组题为 “IDN2 Interacts with RPA and Facilitates DNA Double-Strand Break Repair by Homologous Recombination in Arabidopsis”的研究论文。论文报道了IDN2蛋白通过与DNA 双链断裂(Double-Strand Break, DSB)修复重要因子RPA(Replication Protein A)蛋白相互作用，调控RPA在DSB位点的积累，从而促进DSB修复的作用机制。博士生刘明明为论文的第一作者，戚益军教授为通讯作者。
DSB是最具危害的DNA损伤形式，如果不能有效修复，将导致基因突变、基因组不稳定甚至细胞死亡。为此，真核细胞中演化出了复杂精细的DSB修复机制，通过感应蛋白、传导蛋白和效应蛋白等一系列蛋白协同作用确保修复准确有效。戚益军研究组在2012年首次报道了真核细胞中一类新型的受DSB诱导并在DSB的同源重组(Homologous recombination, HR)修复中起重要作用的小RNA，diRNA(DSB-induced small RNA)(Cell 149: 101-112, 2012;Cell 2012年度最佳论文之一)，但对diRNA如何介导DSB修复的机制尚有待阐明。
该研究以拟南芥为模式生物，通过遗传学、生物化学及细胞生物学等手段，对diRNA的作用机制进行了深入研究。研究发现，双链RNA结合蛋白IDN2(INVOLVED IN DE NOVO 2)及其同源蛋白IDP(IDN2 Paralog)1与IDP2对于DSB有效修复是必需的;而且，在丧失RNA结合能力的idn2-1突变体中，DSB修复效率显著下降，表明RNA可能在IDN2调控DSB修复中发挥作用。进一步研究发现，IDN2能与HR修复通路中的一个关键蛋白RPA相互作用。IDN2以及diRNA效应蛋白AGO2功能的丧失可导致RPA在DSB位点过多聚集，并造成HR通路关键重组酶RAD51发生错误定位。这些研究结果表明，IDN2可在AGO2/diRNA的引导下，与DSB位点结合的RPA发生相互作用，促进DSB位点RPA被RAD51替换，进而促进DSB修复。该研究是该研究组继2014年揭示AGO2/diRNA可促进招募RAD51至DSB位点(Cell Research 24: 532-541, 2014.)后，在diRNA作用机制方面的又一重要发现。
原文链接：
IDN2 Interacts with RPA and Facilitates DNA Double-Strand Break Repair by Homologous Recombination in Arabidopsis
原文摘要：
Repair of DNA double-strand breaks (DSBs) is critical for the maintenance of genome integrity. We previously showed that DSB-induced small RNAs (diRNAs) facilitate homologous recombination (HR)-mediated DSB repair in Arabidopsis thaliana. Here we show that INVOLVED IN DE NOVO 2 (IDN2), a double-stranded RNA (dsRNA) binding protein involved in small RNA-directed DNA methylation, is required for DSB repair in Arabidopsis. We find that IDN2 interacts with the heterotrimeric replication protein A (RPA) complex. Depletion of IDN2 or the diRNA-binding ARGONAUTE 2 (AGO2) leads to increased accumulation of RPA at DSB sites and mislocalization of the recombination factor RAD51. These findings support a model in which IDN2 interacts with RPA and facilitates the release of RPA from ssDNA tails and subsequent recruitment of RAD51 at DSB sites to promote DSB repair.
作者：戚益军
