UNIST实现全球首次实时观测“DNA复制过程中发生的现象”
一种能够将DNA复制过程实时成像的技术已经被开发出来。人们期待，这项技术有望通过解决与DNA复制相关的问题，为各类疾病的治疗作出贡献。
蔚山科学技术院生命科学系 Lee Jaeil 教授团队使用能够将单分子可视化成像的“DNA幕帘（DNA curtain）”技术，对DNA复制过程进行了实时成像。
研究团队首次在世界范围内直接观察到DNA复制与R-loop（转录产生的RNA-DNA杂交结构）或转录蛋白之间的碰撞，并揭示了长期以来分子生物学难题——“复制-转录”以及“复制-R-loop”碰撞过程中的奥秘。
DNA复制是将遗传信息传递给下一代的核心过程。然而，由于将DNA中所含遗传信息读取并转变为RNA的“转录”过程，或由不完全转录产生的R-loop与复制叉发生碰撞，这一过程可能被阻断。
这种现象被称为“DNA复制压力”。DNA复制压力会导致多种癌症、神经疾病以及衰老等疾病。因此，为了预防或治疗相关疾病，有必要深入理解复制-转录、复制-R-loop碰撞机制。
研究团队利用了单分子成像技术“DNA幕帘”。他们对在先进生物技术中被广泛使用的噬菌体Phi29 DNA聚合酶介导的DNA复制过程进行实时成像，并观察了其与转录及R-loop之间的碰撞。
研究团队从实验上证明，单个R-loop就可以使DNA复制停止，从而诱导DNA复制压力；同时还确认，如果去除R-loop中用于蛋白质合成的RNA，已经停滞的复制可以重新进行，从而缓解复制压力。
研究团队还观察了与位于染色体末端、由端粒产生的R-loop之间的碰撞。端粒在DNA多次复制过程中逐渐缩短，被认为与生物体寿命和衰老密切相关。
在人类端粒中会形成一种四股螺旋结构（G-quadruplex），研究团队确认，正是由于这种四股螺旋结构的存在，DNA复制在R-loop处停止的频率显著升高。
此外，研究团队还观察了复制-转录碰撞。在这种情况下，他们发现，当DNA复制与R-loop发生碰撞时，复制停止的频率进一步升高。
生命科学系教授 Lee Jaeil 表示：“DNA复制是生命现象的根源，本研究首次在世界范围内实现了对DNA复制、转录以及R-loop之间碰撞的实时荧光成像。”
他接着表示：“我们似乎因针对‘复制-转录碰撞’这一分子生物学长期难题给出了直接答案而获得认可。今后，希望将这项技术应用于人体DNA复制和转录研究。”
第一作者、博士研究生 Kim Subin 表示：“R-loop目前被认为是白血病、癌症、神经疾病等多种疾病的致病因素，相关研究在全球范围内十分活跃。我们期待，本次研究能够为治疗由R-loop引发的疾病作出贡献。”
本研究作为与DNA、RNA等核酸相关的研究成果，于11月22日在线发表在国际知名学术期刊《Nucleic Acids Research》上。
本次研究由三星未来技术培育基金项目，以及科学技术信息通信部与韩国研究财团推进的基础科学研究室支援项目资助完成。
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