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原子力显微镜观察错误组装的端粒T-loop结构

郭晓飞  李辉  曹恩华  
【摘要】:人类端粒DNA是由5–15kb的串联的重复序列(TTAGGG)n组成,3'末端为单链悬突(3'-overhanging)并回折形成环形(T-loop)结构,保护3’单链悬突,防止染色体末端降解、重组和融合。最近发现DNA损伤后端粒结合蛋白TRF2位于双链断裂处,可能参于DNA修复。到目前为止,还没有证据表明TRF2蛋白参于损伤的端粒T-loop重建。本工作中,我们制备了四种(3’-单链悬突、平端、O6MeG-和8-HOG-)含(TTAGGG)96的线性端粒DNA模型。运用原子力显微镜(AFM)技术在纳米尺度上直接观察TRF2蛋白与上述模型端粒DNA的相互作用。结果表明TRF2蛋白能与3’-单链悬突端粒DNA结合并形成三种不同类型T-loop结构。I型结构类似于细胞内端粒T-loop结构,其环-尾结合处DNA为三链结构,夹角通常大于90度。而II型和III型的两个线性双链以纽结方式形成T-loop,其环-尾结合处DNA多为四链结构,夹角通常小于90度。首次观察到TRF2蛋白也能够使损伤的线性平端-、O6MeG-和8-HOG-端粒DNA形成不同类型T-loop结构。此过程不依赖于3’单链悬突的存在,也不要求额外的能源。我们的发现提出了一种可能性,在细胞内TRF2蛋白可通过一种错配方式使损伤DNA重新折叠形成一种不稳定无功能的T-loop。提示细胞内异常T-loop的形成可能是端粒DNA损伤后TRF2蛋白错误修复的结果。这种新的作用不同与先前提出的TRF2蛋白对端粒的保护作用。

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