臺大跨國團隊合作　解開DNA複製壓力下的保護機制

本研究成果於今年(2020)11月19日刊登於The EMBO Journal期刊。有鑑於個體的生長及器官組織的維持和修復(fù)，都需藉由細胞分裂來完成，而細胞分裂的過程，DNA必須複製才能把遺傳訊息留給下一代。如果DNA複製的過程出現(xiàn)錯誤，則會發(fā)生基因突變進而導(dǎo)致細胞變異、凋亡，甚至演變成癌癥。因此，細胞發(fā)展出一套精密的保護機制去應(yīng)對DNA複製壓力，來維持基因體的完整性。當DNA遇到複製壓力時，複製叉(Replication Fork)會進入停滯狀態(tài)，並轉(zhuǎn)變成反轉(zhuǎn)複製叉(Reversed Fork)的特殊結(jié)構(gòu)來避免內(nèi)切核酸酶攻擊而斷裂，以助於後續(xù)的DNA修復(fù)與複製的重啟。然而反轉(zhuǎn)複製叉的新合成DNA也會因為外切核酸酶MRE11而降解，所以需要可以保護反轉(zhuǎn)複製叉的蛋白來穩(wěn)定反轉(zhuǎn)複製叉的結(jié)構(gòu)。

本篇研究主要發(fā)現(xiàn)一個新參與在複製壓力機制的CST蛋白複合體 (CTC1-STN1-TEN1)，在反轉(zhuǎn)複製叉的保護上扮演了一個重要的角色。本篇第二作者臺大生化所博士生李啟恆，以人類細胞的蛋白表達系統(tǒng)，成功建立了CST和MRE11的蛋白表現(xiàn)及純化的方法，並分析其生化功能發(fā)現(xiàn)CST可以直接阻擋MRE11外切核酸酶的降解，從而保護反轉(zhuǎn)複製叉的穩(wěn)定，這也是首次闡明CST具有直接阻擋MRE11降解的生化活性。而透過與美國Weihang Chai教授團隊的合作，細胞實驗也證明了細胞內(nèi)的CST也的確具有保護反轉(zhuǎn)複製叉的能力，互相佐證雙方的結(jié)果。透過細胞和生化的實驗，研究團隊得以解開了DNA複製壓力下的複製叉保護及修復(fù)的機制。

本次研究成果突顯了團隊合作的重要性，藉由雙方研究專長的互補性，除了能用不同角度的思考來解決問題，更能加速研究的進行，提升研究團隊在國際的學(xué)術(shù)能量。此研究工作是由臺大、科技部及中研院的支持下進行，計畫參與人員由臺大生化所冀宏源教授的博士生李啟恆以及Weihang Chai團隊完成。

論文全文可見EMBOJ網(wǎng)站：“Human CST complex protects stalled replication forks by directly blocking MRE11 degradation of nascent-strand DNA”

臺大生化科學(xué)所冀宏源教授網(wǎng)頁：http://ibs.ntu.edu.tw/about/staffDetail/49

Weihang Chai教授網(wǎng)頁：https://weihangchai.wixsite.com/chailab