撰文 | 咸姐

责编 | 十一月

北京时间2020年9月4日,Molecular Cell在第79卷第5期共发表11篇研究性文章,内容涉及基因编辑、蛋白质应激、转录调控、细胞信号、基因组稳定性以及姐妹染色单体聚合。

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胞嘧啶碱基编辑器(CBE)可以在基因组靶位点产生C→T核苷酸替换而不引起双链断裂,但是,像BE3这样的CBE可以通过不依赖于sgRNA的DNA脱氨作用引起全基因组的脱靶改变。中国科学院种子创新研究院高彩霞团队发表文章 Rationally Designed APOBEC3B Cytosine Base Editors with Improved Specificity ,建立了一种可以在植物中快速、高通量、低成本地评估CBE的方法——nSaCas9介导的正交R-环分析法。利用该方法,研究人员对25个设计合理的APOBEC3B胞嘧啶(A3Bctd)-BE3进行特异性评估,最终获得2个有效CBE变体——A3Bctd-VHM-BE3和A3Bctd-KKR-BE3。全基因组测序(WGS)分析表明,这两个新的CBE可以消除水稻植株中不依赖于sgRNA的DNA脱靶编辑。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.07.005

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Cmr-β是一种Ⅲ-B型CRISPR-Cas复合物,在识别靶RNA后,可对入侵的遗传元件释放多方面的免疫应答反应,包括单链DNA(ssDNA)的裂解、环状寡聚腺苷酸的合成,以及独特的UA特异性单链RNA(ssRNA)被Cmr2亚基水解。丹麦哥本哈根大学的Guillermo Montoya团队发表文章 Structures of the Cmr-β Complex Reveal the Regulation of the Immunity Mechanism of Type III-B CRISPR-Cas ,报道了冰岛硫化叶菌(S. islandicus)Cmr-β复合物的免疫应答机制。研究人员利用冷冻电镜结合生化分析表明,由于5’-标记和3’-抗标记之间缺乏配对,靶标RNA的结合可以使Cmr3中的“茎环”产生交替构象。这将导致Cmr2的构象改变,触发ssDNA和非互补ssRNA的裂解以及循环寡腺苷酸的合成。而通过将茎环稳定在抑制Cmr2活性的构象中,可以避免自身免疫。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.07.008

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在蛋白毒性应激过程中,细菌在清除被Lon蛋白酶降解的错误折叠蛋白的同时,维持着DNA复制等关键过程。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的Peter Chien团队发表文章 The Lon Protease Links Nucleotide Metabolism with Proteotoxic Stres ,发现在新月柄杆菌中,Lon通过转录因子CcrM的降解控制应激时脱氧核糖核苷(dNTP)的量,揭示了对于有限的高度保守的Lon蛋白酶,异常折叠和自然折叠底物之间的竞争控制着应激适应能力。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.07.011

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内质网(ER)中的错误折叠的蛋白质可以被内质网相关降解(ERAD)过程所降解,虽然参与管腔底物降解的ERAD组分已经被很好地发现,但是人们对膜蛋白的质量控制却知之甚少。英国牛津大学的Pedro Carvalho研究团队发表文章 Quality Control of ER Membrane Proteins by the RNF185/Membralin Ubiquitin Ligase Complex ,通过比较两种短寿命ER蛋白的降解情况,发现了一个由RNF185、TMUBs和Membralin组成的ERAD复合物,其中Membralin是一种对神经元功能至关重要的膜蛋白。表明ERAD分支对其膜底物具有显著特异性,提示底物选择涉及多个或者组合的决定因素。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.07.009

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酶或酶复合物可以集中在细胞的不同位点,以调节不同的功能过程,应答特定的信号。但是目前细胞如何在时空上不同的细胞事件中凝聚和划分酶复合物还不清楚。香港科技大学张明杰教授研究团队发表文章 GIT/PIX Condensates Are Modular and Ideal for Distinct Compartmentalized Cell Signaling ,表明小GTPase调节酶GIT和PIX可以在不需要支架分子的情况下自主地形成相分离的凝聚物,GIT/PIX的凝聚是标准化的,并定位在特定的细胞隔间中,用于不同的信号传输。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.07.004

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RNA聚合酶(RNAP)在转录延伸过程中的暂停(其中一个转位的RNAP使用一个前进机制)已经被广泛研究,但是在初始转录过程中RNAP的暂停(其中启动子锚定的RNAP使用收缩机制)还没有得到广泛的研究。美国罗格斯大学的Bryce E. Nickels团队发表文章 XACT-Seq Comprehensively Defines the Promoter-Position and Promoter-Sequence Determinants for Initial-Transcription Pausing ,报道了一种蛋白质-DNA光交联方法,该方法可提供RNA聚合酶活性中心相对于DNA的单核苷酸分辨率读数,并能分析初始转录暂停。通过对411(~4,000,000)个启动子序列的分析,研究人员确定了细菌RNA聚合酶在体外和体内的初始转录暂停的位置决定因子和序列决定因子。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.07.006

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类固醇受体通过招募共激活因子来激活基因转录,对于大多数核受体,配体依赖性激活功能域2(AF-2)是核受体(NR)转录活性的主要贡献者。与其他类固醇受体相比,雄激素受体(AR)的激活功能主要依赖于其N-末端结构域(NTD)的配体非依赖性AF-1。尽管NR具有相似的结构域,但为什么AR使用不同于其他受体的AF结构域仍不清楚。美国贝勒医学院的Bert W. O’Malley团队发表文章 Structural Insights of Transcriptionally Active, Full-Length Androgen Receptor Coactivator Complexes ,第一次利用冷冻电镜(cryo-EM)解析出了DNA结合全长雄激素受体及其与共激活因子的组装复合物的结构,为理解AR-共激活因子复合物的组装、以及其结构域对转录因子的调节提供了基础。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.06.031

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DNA-蛋白质交联(DPC)是一种威胁基因组完整性的高毒性DNA损伤。最近有研究发现SPRTN(一种特殊的DNA依赖性金属蛋白酶)在DPS的蛋白水解裂解中起着重要作用。以往的研究表明,SPRTN去泛素化对其染色质的结合和活化有重要作用,然而,SPRTN去泛素化的调控和后果尚不清楚。美国梅奥医学中心的Zhenkun Lou团队发表文章 Tandem Deubiquitination and Acetylation of SPRTN Promotes DNA-Protein Crosslink Repair and Protects against Aging ,发现SPRTN的激活需要去泛素酶VCPIP1的参与,并进一步证明SPRTN的激活是由两步翻译后修饰、去泛素化和乙酰化来调控的。这种情况下,细胞可以控制SPRTN活性,从而促进DPC修复、基因组稳定性和健康衰老。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.06.027

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不活跃的X染色体(Xi)天生易受基因组畸变的影响,复制应激(RS)被认为是一个潜在的原因,但保护Xi不稳定性的机制仍然未知。美国国立卫生研究院的Philipp Oberdoerffer团队发表文章 Epigenetic Regulation of DNA Repair Pathway Choice by MacroH2A1 Splice Variants Ensures Genome Stability ,证明macroH2A1剪接变异体的平衡表达对确保基因组完整性至关重要。小鼠macroH2A1.2的缺失可以通过macroH2A1.1介导的异常替代末端连接导致X染色体不稳定。此外,macroH2A1剪接变异体不平衡也可以预测癌细胞DNA修复的结果。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.06.028

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白藜芦醇是一种天然产物,在动物和细胞模型中表现出广泛的作用,包括延长寿命。为了确定白藜芦醇在人体细胞中的靶基因,加拿大蒙特利尔大学的Lea Harrington团队发表文章 Genome-Wide Screens Reveal that Resveratrol Induces Replicative Stress in Human Cells ,利用全基因组CRISPR基因筛选发现,DNA复制应激诱导是白藜芦醇的主要抗增殖作用,从而提示白藜芦醇在模式生物中的潜在作用机制。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.07.010

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姐妹染色单体的聚合是遗传信息维持和传递的关键环节,目前关于这个过程的了解主要来源于显微分析,法国巴黎第十一大学的Franc ois-Xavier Barre团队发表文章 High-Resolution Whole-Genome Analysis of Sister-Chromatid Contacts,报道了一种高通量、高分辨率、全基因组检测姐妹染色单体联系的方法——Hi-SC2,利用多染色体霍乱弧菌作为模型,研究人员证明了Hi-SC2可以在整个基因组上以高分辨率检测姐妹染色单体聚合的局部变化。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.06.033