全长人类 BRCA2 蛋白与 DNA 结合的首次单分子显微可视化

耶鲁大学癌症中心和加州大学戴维斯分校的研究人员使用配备激光光学镊子的自制倒置显微镜捕获 DNA，首次在单分子水平上创建了全长人类 BRCA2 蛋白的可视化。

BRCA2 与缺口 λ DNA 单分子上 RPA 包被的 ssDNA 结合的直接成像。(A) 结合荧光显微镜、微流体流动池和光学捕获的实验方法示意图，以及用于在单个 DNA 分子上捕获和成像 BRCA2 的显微操作。(B) 通过环状 ssDNA 与工程 λ DNA 的体外重组产生的缺口 λ DNA 的图示。(C) 实验方案示意图：每个带间隙的 λ DNA 分子都被捕获并在两个珠子之间进行显微操作，两个珠子分别放在可控的光阱中。该分子在六通道流通池中的溶液之间移动，并连续在含有 BRCA2 的溶液中孵育。(D) 带缺口 λ DNA 单分子的卡通和显微图像（左，用 YOYO-1 染色，青色）被脱色，然后与 BRCA2（5 nM）加 α-BRCA2 和 α-IgGAF546 相继孵育。蒙太奇显示 BRCA2（洋红色）以增加的时间间隔与缺口的 DNA 结合。(E) 两个珠子之间的间隙 λ DNA 的卡通表示（顶部）和 BRCA2 结合位置的直方图（中间）（焦点数，N = 60）。由于显微镜的光学分辨率，每个数据点也被绘制为单个刻度（底部），其中半透明框表示与分配位置相关的 SE。灰色条代表 5'- 和 3'- 终止连接的第 10 到第 90 个百分位数范围（N = 98）。信用：(E) 两个珠子之间的间隙 λ DNA 的卡通表示（顶部）和 BRCA2 结合位置的直方图（中间）（焦点数，N = 60）。由于显微镜的光学分辨率，每个数据点也被绘制为单个刻度（底部），其中半透明框表示与分配位置相关的 SE。灰色条代表 5'- 和 3'- 终止连接的第 10 到第 90 个百分位数范围（N = 98）。信用：(E) 两个珠子之间的间隙 λ DNA 的卡通表示（顶部）和 BRCA2 结合位置的直方图（中间）（焦点数，N = 60）。由于显微镜的光学分辨率，每个数据点也被绘制为单个刻度（底部），其中半透明框表示与分配位置相关的 SE。灰色条代表 5'- 和 3'- 终止连接的第 10 到第 90 个百分位数范围（N = 98）。

乳腺癌易感基因 BRCA2 的突变会显着增加个体一生中患癌症的风险。大约每 400 人中就有一个人携带 BRCA 基因突变，占可遗传癌症的很大一部分。

“如果你携带 BRCA 突变，那么你患乳腺癌和卵巢癌以及男性、前列腺癌和胰腺癌的风险非常高，”耶鲁大学癌症中心成员和该论文的合著者 Ryan Jensen 博士说。 ., 他也是耶鲁大学医学院放射治疗学副教授。

“当在患者身上发现 BRCA2 突变时，我们在分子水平上了解这一点至关重要。如果 BRCA2 蛋白无法发挥作用，为什么这种失败会导致癌症？我的实验室完全致力于了解 BRCA2 蛋白在它的所有方面。”

BRCA2 基因提供了制造用作肿瘤抑制因子的蛋白质的说明。肿瘤抑制蛋白有助于防止细胞生长和分裂过快或不受控制。Jensen 博士说：“这个实验旨在更好地了解 BRCA2 蛋白如何与 DNA 结合和相互作用，一次一个分子。这种‘视觉生物化学’方法类似于坐在剧院里看一部关于蛋白质如何作用的电影。与 DNA 实时结合并相互作用。”

“BRCA2 是一种 DNA 修复蛋白，因此它可以修复我们 DNA 的损伤。具体来说，DNA 中的双链断裂可以通过人体细胞中的几种不同途径进行修复。BRCA2 特别适用于同源重组途径，”说詹森博士。

“通过弄清楚 BRCA2 在分子水平上的工作原理，这将为我们提供更多信息以制定新的策略，这些策略有朝一日可以帮助那些对当前标准治疗没有反应或复发的 BRCA 突变携带者。”我们拥有的知识越多越好，”詹森博士说。