解密分子生物学：DNA修复细胞反应图谱完成

　　

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rigorous sense并不能得到生物学的真理，但是却可以产生更多新奇的想法，获得更多假说，推动实验进程。

                                               ———安大略省多伦多大学的Grant Brown

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生物通报道：许多细胞过程——包括DNA复制和修复、细胞周期监控、新陈代谢和应激反应，构成了DNA损伤引起的综合反应，这是来自5月19日Science杂志上的一篇报道的内容。该文的作者利用系统生物学方法勾画了当酵母DNA损伤时所激活的转录网络的图谱。

文章作者，来自加州大学圣地亚哥分校的Trey Ideker表示，“我们现在比以前知道了更多的通路的连接，甚至知道了在损伤导致的反应中，信息是怎样在细胞中传输的。”从多角度来看细胞过程——而不是从经典生物学方法中一个基因、一种蛋白的角度，使得研究者可以构建出完整的转录关联的“路线图”，这将帮助科学家们控制DNA损伤引起的细胞反应。

之前科学家们就已经收集了关于DNA损伤是怎样被察觉和修复的机制许多资料，并且前期工作已经证实了除了经典的修复途径外，许多途径在DNA损伤后受到激活，但是关于那些不同的通路是怎样相互关联构成耦联反应的却一无所知。

Ideker和他的同事——由UCSD（加州大学圣地亚哥分校）的Christopher T. Workman and H. Craig Mak，第一次在酵母细胞内寻找参与针对甲基甲磺酸（methyl-methanesulfonate）的细胞反应过程的转录因子。研究人员发现30种转录因子参与了损伤导致的反应。当用MMS处理后，有可能由于它们表达水平的改变导致它们与基因的启动子结合时带来基因表达水平的改变，也有可能由于它们的删除使得细胞从损伤中恢复的能力丧失。

然后研究人员利用ChIP-chip（chromatin immunoprecipitation combined with microarray chip hybridization）技术来验证施用MMS时30种转录因子中每个因子所诱导转录网络结构。通过比较正常生长状态下和MMS处理后，基因、基因—蛋白的相互作用，研究人员绘出了当细胞经历DNA损伤后，转录因子是怎样改变自己的行为的机理图。转录因子的这些改变包括：召集不同的DNA结合基序、改变用于调控的基因、或者改变其与其他转录因子的配对情况。

Ideker和他的同事紧接着用酵母基因敲除的芯片技术（microarray）证明在MMS诱导的情况下，删除一个关键的转录因子是如何改变基因的表达水平的。假如ChIP-chip分析表明转录因子与某一套基因的启动子结合，然后敲除转录因子应该会改变那些基因对MMS的反应。由于转录因子可以影响不与它直接结合的基因，因此研究人员同时也应用了Bayesian模型技术确定可能的中间因子，通过这些中间因子，转录因子可以调控下游基因的活性。

这样得到的转录网络图谱表明转录因子是怎样调控参与MMS损伤反应的82个基因的。该网络的核心是一套已知的参与对DNA损伤进行反应的基因。在这些基因的周围是参与DNA复制和修复、细胞周期中止、应激反应和新陈代谢途径的相互作用网络。“我们现在解释了人们隐含在一个循环图的上下文中的所有途径。” Ideker说。

这项研究成果解决了分子生物学和细胞生物学一个重要问题，并且对研究转录通路的转录后和翻译后机制十分重要。这项重大的研究成果正如来自安大略省多伦多大学的Grant Brown所说的“rigorous sense并不能得到生物学的真理，但是却可以产生更多新奇的想法，获得更多假说，推动实验进程。”（生物通：亚历）

原文：
C.T. Workman et al.， "A systems approach to mapping DNA damage response pathways，" Science， May 19， 2006.