文章的通訊作者是北京生命科學研究所杜立林研究員，其早年畢業(yè)于南開大學生物系，2007年加入北京生命科學研究所。這項研究結(jié)果主要由北京大學、清華大學和北京生命科學研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生項目（PTN-BBS）2011級研究生李鵬在輪轉(zhuǎn)期間完成，其他貢獻者有北京生命科學研究所研究生李俊，李明，竇坤，和生物信息分析員張美俊和索芳。文中樣品的高通量測序工作由北京生命科學研究所測序中心完成。

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非同源末端連接（NHEJ）是哺乳動物中修復(fù)DNA雙鏈斷裂的主要方式。參與NHEJ的修復(fù)蛋白如Ku，ligase IV，XLF，和X家族DNA聚合酶在裂殖酵母中都是保守的。

在這篇文章中，研究人員通過表達一個高特異性的核酸內(nèi)切酶來產(chǎn)生基因組上一個特定位置的雙鏈斷裂，建立了結(jié)合傳統(tǒng)測序和高通量測序全面分析不修復(fù)產(chǎn)物序列的方法。對突變體中修復(fù)產(chǎn)物序列的分析驗證了Ku，ligase IV和XLF在經(jīng)典NHEJ中的核心作用，以及X家族DNA聚合酶Pol4在間隙*（Gap Filling）中的重要作用。生物通  

研究發(fā)現(xiàn)在Ku或ligase IV缺失的突變體中，兩種非NHEJ的另類末端連接仍能發(fā)生。其中一種方式利用了DNA斷裂位置兩側(cè)的微同源（microhomology）序列并造成幾百至幾千堿基的缺失，另外一種方式則只在酶切位點處引入堿基置換。

這是報道一個在裂殖酵母中檢測染色體上進行的末端連接修復(fù)的方法，并利用此方法分析了機理不同的三類末端連接修復(fù)方式。生物通  

杜立林研究組今年年初還在Nucleic Acid Research上發(fā)表文章，詳細描述了課題組構(gòu)建的可用于裂殖酵母的插入誘變工具。

在這項工作中，研究人員發(fā)現(xiàn)PB在裂殖酵母中具有轉(zhuǎn)座活性。PB轉(zhuǎn)座離開后在原位置極少改變DNA序列，研究人員利用這一特點在裂殖酵母中開發(fā)了一個基于PB的誘變系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，PB的起始位置是在一個參與氨基酸合成的基因里，造成了細胞的營養(yǎng)缺陷；PB的轉(zhuǎn)座會回復(fù)該基因的功能，這個特性方便了對于發(fā)生轉(zhuǎn)座的細胞的篩選。生物通  

 

研究人員運用高通量測序技術(shù)分析了大量的轉(zhuǎn)座子插入位置，發(fā)現(xiàn)在該系統(tǒng)中，PB轉(zhuǎn)座沒有明顯的染色體偏好性。利用此誘變系統(tǒng)，他們篩選到位于klp5, klp6和dam1的能夠增強細胞對微管解聚藥物thiabendazole的抵抗性的PB插入突變。在另一個遺傳篩選中，研究人員發(fā)現(xiàn)在wee1基因中插入PB能夠抑制溫度敏感突變cdc25-22的致死表型。在這兩個篩選中，研究人員得到了所有預(yù)期的突變基因，體現(xiàn)了該PB誘變系統(tǒng)的實用價值。生物通  

（生物通：萬紋）

原文摘要：生物通  

Multiple end joining mechanisms repair a chromosomal DNA break in fission yeast

Non-homologous end joining （NHEJ） is an important mechanism for repairing DNA double-strand breaks （DSBs）. The fission yeast Schizosaccharomyces pombe has a conserved set of NHEJ factors including Ku, DNA ligase IV, Xlf1, and Pol4. Their roles in chromosomal DSB repair have not been directly characterized before. Here we used HO endonuclease to create a specific chromosomal DSB in fission yeast and examined the imprecise end joining events allowing cells to survive the continuous expression of HO. Our analysis showed that cell survival was significantly reduced in mutants defective for Ku, ligase IV, or Xlf1. Using Sanger sequencing and Illumina sequencing, we have characterized in depth the repair junction sequences in HO survivors. In wild type cells the majority of repair events were one-nucleotide insertions dependent on Ku, ligase IV, and Pol4. Our data suggest that fission yeast Pol4 is important for gap filling during NHEJ repair and can extend primers in the absence of terminal base pairing with the templates. In Ku and ligase IV mutants, the survivors mainly resulted from two types of alternative end joining events: one used microhomology flanking the HO site to delete sequences of hundreds to thousands of base pairs, the other rejoined the break using the HO-generated overhangs but also introduced one- or two-nucleotide base substitutions. The chromosomal repair assay we describe here should provide a useful tool for further exploration of the end joining repair mechanisms in fission yeast.生物通  

作者簡介：

杜立林生物通  

博士，研究員

生物通  

教育經(jīng)歷

1992年 南開大學生物系 學士生物通  

1995年 *上海生物化學研究所 碩士

2001年 耶魯大學分子生物物理學與生物化學系 博士 生物通  

 

工作經(jīng)歷生物通  

2007年6月——至今 北京生命科學研究所研究員

2001-2007 美國斯克里斯普研究所Paul Russell博士實驗室，博士后生物通  

 

研究概述生物通  

癌癥的一個特征是基因組不穩(wěn)定性。維持基因組穩(wěn)定性需要細胞對DNA損傷作出正確的反應(yīng)。細胞對DNA損傷作出的一種反應(yīng)是激活檢驗點信號傳導網(wǎng)絡(luò)，進而協(xié)調(diào)DNA損傷修復(fù)與細胞周期進程。本實驗室利用裂殖酵母來研究DNA損傷反應(yīng)的機理。作為一種模式物種，裂殖酵母的優(yōu)點包括：容易進行遺傳學和細胞生物學分析，現(xiàn)成的功能基因組學工具，以及分布在世界各地的富有活力的研究同行。由于DNA損傷反應(yīng)在真核生物進化過程中的保守性，用裂殖酵母獲得的實驗結(jié)果往往能夠幫助我們認識人類基因的功能和更好地了解癌癥的發(fā)病機制。

生物通  

研究方向：

1.DNA雙鏈斷裂的修復(fù)機制生物通  

2.對基因組中脆弱位點的研究

3.高通量表型組分析

 

來源：生物通