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  DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄的基于相同的基因組模板，因此會(huì)出現(xiàn)基因轉(zhuǎn)錄的方向與復(fù)制叉的方向相對(duì)的情況，即轉(zhuǎn)錄-復(fù)制沖突（TRCs），TRCs會(huì)誘導(dǎo)形成R-loops并引起基因組不穩(wěn)定，類似的現(xiàn)象也發(fā)生在植物中。

  此前，清華大學(xué)孫前文研究員實(shí)驗(yàn)室發(fā)表在The Plant Cell（2017）的研究發(fā)現(xiàn)，定位于葉綠體AtRNH1C蛋白可以與AtGyrases互作，消除TRCs和R-loops，從而維持基因組穩(wěn)定性，atrnh1c突變體則出現(xiàn)R-Loops過量積累，從而導(dǎo)致葉綠體DNA斷裂和植物葉片發(fā)黃、矮小等生長(zhǎng)缺陷。其中葉綠素?zé)晒獬上駥?shí)驗(yàn)結(jié)果為在易科泰生態(tài)技術(shù)公司Eco-lab實(shí)驗(yàn)室合作完成。（相關(guān)閱讀：核糖核酸酶H與DNA解旋酶協(xié)作以限制擬南芥葉綠體R環(huán)水平并且維持基因組穩(wěn)定性）

  2024年清華大學(xué)生命學(xué)院孫前文研究員實(shí)驗(yàn)室在該研究領(lǐng)域又獲突破，在Nature Communications雜志上發(fā)表了題為 “Primase promotes the competition between transcription and replication on the same template strand resulting in DNA damage”的論文，揭示了葉綠體中TRCs導(dǎo)致DNA損傷的分子機(jī)制。其中，依舊使用了FluorCam葉綠素?zé)晒獬上襁M(jìn)行了突變體光合表型鑒定的工作：

• 引物酶ATH通過促進(jìn)TRCs，加劇R-loop積累和DNA損傷

  研究中對(duì)atrnh1c進(jìn)行EMS誘變篩選出多個(gè)突變體，利用Fluorcam葉綠素?zé)晒獬上竦燃夹g(shù)對(duì)他們進(jìn)行了表型鑒定，其中acs1（atrnh1c抑制突變體）的Fv/Fm相比atrnh1c明顯升高。其他方法的鑒定結(jié)果共同說明了acs1恢復(fù)了擬南芥的基因穩(wěn)定性。

圖：葉綠體引物酶ATH點(diǎn)突變抑制atrnh1c突變體葉綠素?zé)晒獬上窠Y(jié)果

• 質(zhì)體DNA聚合酶Pol1A的突變也能類似地挽救atrh1c突變體的缺陷

  葉綠體基因組的復(fù)制需要兩種DNA聚合酶的參與，即Pol1A和Pol1B。先前的研究表明，Pol1B不僅參與復(fù)制過程，還具有DNA修復(fù)功能。Fluorcam成像等鑒定結(jié)果表明，Pol1B和atrnh1c的雙突變體（1cpol1b）表現(xiàn)出比atrnh1c更嚴(yán)重的葉綠體基因組退化和生長(zhǎng)缺陷。Pol1A和atrnh1c的雙突變體（1cpol1a），與atrnh1c相比，生長(zhǎng)缺陷、光合效率Fv/Fm、葉綠素含量以及每細(xì)胞葉綠體數(shù)量部分恢復(fù)PolIA功能缺失可減少TRCs，維持基因組穩(wěn)定性。

圖：DNA聚合酶相關(guān)突變體的葉綠素?zé)晒獬上窠Y(jié)果

詳細(xì)研究?jī)?nèi)容請(qǐng)參考原文：https://doi.org/10.1038/s41467-023-44443-0

  易科泰Ecolab實(shí)驗(yàn)室擁有FluorCam葉綠素?zé)晒獬上?多光譜熒光成像系統(tǒng)、FluorTron多功能高光譜成像系統(tǒng)、FluorTron光合表型成像系統(tǒng)等眾多儀器設(shè)備，真誠歡迎各位老師來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技術(shù)交換和學(xué)術(shù)合作。