潘学文博士Nature解析DNA修复

　　生物通报道：来自贝勒医学院的研究人员指出了一种核小体重构因子：Fun30在DNA双链端粒末端切除过程中扮演的重要角色，为进一步解析DNA双链断裂修复过程提供了新思路，相关成果公布在Nature杂志上。

文章的通讯作者之一是华裔科学家潘学文博士（Xuewen Pan，生物通音译），其早年毕业于华中农业大学，2001年获得杜克大学医学中心的博士学位，之后赴约翰霍普金斯医学院进行博士后研究，目前任贝勒医学院生化与分子生物学，分子与人类遗传学系的副教授。

DNA作为细胞生命活动最重要的遗传物质，保持其分子结构的完整性和稳定性对于细胞的存活和正常生理功能的发挥具有重要意义。包括电离辐射、化疗药物及细胞代谢产物在内的多种外源和内源性因素都能引起不同形式的DNA损伤，其中DNA双链断裂（DSBs）是一种最严重的DNA损伤形式。DNA双链断裂可以导致突变、基因组不稳定性和细胞死亡，因此DNA双链断裂的修复对保持基因组的完整性和细胞的存活至关重要。

机体在修复双链断裂过程中，会通过5’核酸酶切除，形成3'单链DNA底物，然后结合上同源重组和DNA损伤检验点蛋白，之前的体内体外实验发现了细胞的两种切除途径，其中一条依赖于Exo1核酸外切酶，另外一条则主要通过Sgs1解旋酶，以及Dna2核酸酶，但是关于染色体中如何进行切除，组蛋白和组蛋白结合蛋白对切除酶的阻隔在哪里，科学家们还并不清楚。

在这篇文章中，研究人员发现了酵母核小体重构酶Fun30的关键作用——促进DSB，进行切除。Fun30是一种主要的核小体重构因子，能促进Exotic1和Sgs1两条途径中的DSB切除。

其中RSC和INO80染色质重构复合物和Fun30在切除DSB末端相邻位置功能上有重叠，而切除也需要ATP酶和Fun30的解旋酶结构域，而这也正是核小体重构需要的。并且Fun30在切除的时候会聚集在DNA断裂处，沿着DSB分布。

而且研究人员还发现在缺乏组蛋白结合Rad9检测点接头蛋白，组蛋白H3 K79甲基化，或者γ-H2A的时候，Fun30对于切除却不是那么重要的，这些数据表明，Fun30有助于克服RAD9对DNA切除的抑制作用。

同期Nature杂志还公布了相关的另外一篇文章：The yeast Fun30 and human SMARCAD1 chromatin remodellers promote DNA end resection，提及Fun30和SMRCAD1这两种因子在这一过程中的其它作用，可以结合起来解读。

名词解释：

染色质重构（chromatin remodelling）是指在能量驱动下核小体的置换或重新排列，由于这一研究与转录调控、DNA甲基化、DNA重组、细胞周期、DNA的复制和修复的异常相关，而这些异常可以引起生长发育畸形，智力发育迟缓，甚至导致癌症，因此染色体重塑研究倍受关注。

潘学文博士其它研究：

潘学文博士研究组曾在Cell杂志上发表文章，确定了在单细胞酵母中确定出了一个掌控DNA完整性的网络。

他们利用一种整体性的SFL（synthetic  fitness  or  lethality  defect）相互作用遗传分析方法获得了这一发现。 在这个新确定的网络中，研究人员在整体SFL相互作用分析的基础上确定出了16种功能模块或称微途径（minipathway）。他们确定出，与DNA复制、DNA复制检测点（DRC）和氧化压力反应有关的模块或基因是抵抗致死性自发DNA损伤、有效修复DNA损伤的主要保卫者。

此外，研究人员还确定出了这种整个基因组范围的基因相互作用网络的新成分——DIA2、NPT1、HST3、HST4和CSM1模块。这些成分可能有助于有丝分裂期间DNA复制和基因组稳定性。该研究还揭示出研究较多的基因(CTP18模块)在DRC信号途径中的新功能。这个网络将有助于研究人员发现酵母和其他生物通体中掌控DNA完整性机制的更详细的特征

（生物通：张迪）

原文摘要：

The Fun30 nucleosome remodeller promotes resection of DNA double-strand break ends
Chromosomal double-strand breaks (DSBs) are resected by 5′ nucleases to form 3′ single-stranded DNA substrates for binding by homologous recombination and DNA damage checkpoint proteins. Two redundant pathways of extensive resection have been described both in cells1, 2, 3 and in vitro4, 5, 6, one relying on Exo1 exonuclease and the other on Sgs1 helicase and Dna2 nuclease. However, it remains unknown how resection proceeds within the context of chromatin, where histones and histone-bound proteins represent barriers for resection enzymes. Here we identify the yeast nucleosome-remodelling enzyme Fun30 as a factor promoting DSB end resection. Fun30 is the major nucleosome remodeller promoting extensive Exo1- and Sgs1-dependent resection of DSBs. The RSC and INO80 chromatin-remodelling complexes and Fun30 have redundant roles in resection adjacent to DSB ends. ATPase and helicase domains of Fun30, which are needed for nucleosome remodelling7, are also required for resection. Fun30 is robustly recruited to DNA breaks and spreads along the DSB coincident with resection. Fun30 becomes less important for resection in the absence of the histone-bound Rad9 checkpoint adaptor protein known to block 5′ strand processing8 and in the absence of either histone H3 K79 methylation or γ-H2A, which mediate recruitment of Rad9 (refs 9, 10). Together these data suggest that Fun30 helps to overcome the inhibitory effect of Rad9 on DNA resection.