多年來，細(xì)胞如何使用另一個(gè) DNA 副本作為模板修復(fù)斷裂的 DNA，一直困擾著研究人員。如何在繁忙的細(xì)胞內(nèi)部找到正確的序列?烏普薩拉大學(xué)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)找到了解決方案;如果蒙住眼睛，找到繩索比找到球更容易。
當(dāng)一個(gè) DNA 分子一分為二時(shí)，細(xì)胞的命運(yùn)就會(huì)受到威脅。從細(xì)菌的角度來看，快速修復(fù)斷裂是生死攸關(guān)的問題。但是在不引入序列錯(cuò)誤的情況下修復(fù) DNA 是具有挑戰(zhàn)性的。維修機(jī)械需要找模板。使用來自姐妹染色體的模板修復(fù)斷裂 DNA 的過程稱為同源重組，并在文獻(xiàn)中有詳細(xì)描述。然而，描述通常忽略了在所有其他基因組序列中尋找匹配模板的艱巨任務(wù)。染色體是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，具有數(shù)百萬個(gè)堿基對(duì)的遺傳密碼，很明顯，3D 中的簡單擴(kuò)散從長遠(yuǎn)來看是不夠快的。但是，它是如何完成的呢?50年來，這一直是同源重組之謎。
現(xiàn)在，以 Johan Elf 教授為首的一組烏普薩拉研究人員終于找到了解決這個(gè)搜索之謎的方法。在發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究中，他們使用基于 CRISPR 的技術(shù)在細(xì)菌中進(jìn)行受控的 DNA 斷裂。通過在微流體培養(yǎng)芯片中培養(yǎng)細(xì)胞并用熒光顯微鏡跟蹤標(biāo)記的 RecA 分子，研究人員可以從頭到尾對(duì)同源重組過程進(jìn)行成像。
“微流控培養(yǎng)芯片使我們能夠同時(shí)跟蹤數(shù)千個(gè)單個(gè)細(xì)菌的命運(yùn)，并及時(shí)控制 CRISPR 誘導(dǎo)的 DNA 斷裂。它非常精確，幾乎就像有一把微小的 DNA 剪刀，”該研究背后的研究人員之一 Jakub Wiktor 說。
RecA 上的標(biāo)簽與 DNA 上的熒光標(biāo)記一起使研究人員能夠準(zhǔn)確地跟蹤該過程的每一步;例如，他們得出的結(jié)論是整個(gè)修復(fù)平均在 15 分鐘內(nèi)完成，模板位于大約 9 分鐘內(nèi)。Elf 和他的團(tuán)隊(duì)使用顯微鏡實(shí)時(shí)研究斷裂位點(diǎn)及其同源副本的命運(yùn)。他們還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞通過重新排列 RecA 以形成跨越細(xì)胞長度的細(xì)絲來做出反應(yīng)。
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