En banbrytande och överraskande upptäckt ger en stor konceptuell förändring av vad som är viktigast för celler:troheten i DNA-transkriptionsprocessen - exakt kopiering av DNA-meddelandet till RNA, föregångaren till proteiner - eller DNA -reparation, som räddar trasiga kromosomer från att gå förlorade. Som rapporterats i tidningen Natur , forskare fann att i modellorganismen E coli , troheten i att transkribera DNA kommer på bekostnad av DNA-reparation.

"Om du frågade en grupp forskare vad som är viktigare för en cell, upprätthålla integriteten av dess DNA som innehåller all organismens genetiska information, eller transkriptionens trohet - processen som transkriberar DNA till RNA, vilket leder till proteinsyntes - de allra flesta håller med om att det är viktigare att reparera DNA, "sade motsvarande författare Dr. Christophe Herman, docent i molekylär och human genetik och molekylär virologi och mikrobiologi vid Baylor College of Medicine. "I den här studien visar vi motsatsen."

Det är välkänt att DNA -brytningar är besvärliga för celler eftersom de kan orsaka stor instabilitet i cellens gener eller celldöd, om den inte repareras på rätt sätt. I kontrast, fel under transkription anses i allmänhet vara mindre viktiga eftersom transkriptionen är tillfällig, och om en är defekt, celler kan göra en annan. Av dessa anledningar, de flesta forskare anser att reparation av DNA-brott skulle uppväga transkription för att skydda DNA-integriteten, och hindrar celler från att förlora sina kromosomer.

"Forskare har studerat DNA-reparation i decennier och genererat en hel del information om det. I jämförelse, vi vet lite om transkriptionstrohet, "sa Herman, som också är medlem i Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center. "Mitt labb har studerat transkriptionstrohet under de senaste 12 åren. Vi visade för flera år sedan att transkriptionsfel kan leda till ärftliga förändringar. Det fick oss att tro att transkriptionstrohet kan vara viktigare än vi ursprungligen trodde. I den här studien ville vi att undersöka konsekvenserna av att ta bort GreA, en faktor som hjälper till att säkerställa troheten i transkriptionsprocessen på bakterien E coli , på DNA-brottsreparation."

En oväntad upptäckt

"Efter att ha tagit bort GreA, bakterier var hundratals gånger effektivare på att reparera DNA-skador orsakade av läkemedel som härmar strålning, "sa den första författaren Dr Priya Sivaramakrishnan, en Ph.D. student i Herman-labbet under utvecklingen av detta projekt. "Bakterier kan reparera DNA-avbrott mycket snabbare när GreA är frånvarande."

För att identifiera hur bristen på transkriptionstrohet kan leda till snabbare reparation, forskarna utvecklade en ny helgenomsekvenseringsmetod, som de har döpt till eXOnucleases Sequencing (XO-seq), att fysiskt visualisera de olika stegen för DNA -reparation i levande celler. Genom att använda denna och andra metoder, forskarna fastställde den molekylära mekanismen genom vilken förlust av GreA främjar DNA-reparation.

Upptäckten att transkriptionsfidelitetsfaktorn GreA förhindrar DNA -reparation representerar ett stort paradigmskifte i DNA -världen eftersom det innebär att en säker transkriptionstrohet kommer att kosta att sänka cellens förmåga att reparera DNA. "Det var helt oväntat, sa Herman.

"Att ha en process som hjälper till att transkribera DNA till högkvalitativt RNA som kommer att producera högkvalitativa proteiner, bakterier betalar ett hundrafaldigt pris i DNA-reparationseffektivitet, " sa medförfattaren Dr Susan Rosenberg, Ben F. Love Chair i cancerforskning och professor i molekylär och mänsklig genetik, av molekylär virologi och mikrobiologi och av biokemi och molekylärbiologi vid Baylor. Rosenberg är också ledare för Cancer Evolvability Program vid Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center i Baylor.

"Bevarandet av den grundläggande biologin för nukleinsyror från bakterier till människor är enormt, " sa Rosenberg. "Vi antar att denna mekanism upptäckts i E coli kan också finnas i andra celler, vilket skulle få konsekvenser på ett antal områden, från cancer till evolution."