责编 | 王一

所有生物都需要把正确的遗传信息（DNA）传递给下一代，但是DNA 不断地受到各种内源和外源因素的损伤。为了维持基因组稳定性，生物进化出复杂而精细的DNA损伤应答机制，包括细胞周期停滞、DNA损伤修复、转录重编程和细胞死亡等四个方面。在动物中，DNA损伤应答机制的缺陷会导致很多疾病，包括绝大部分的癌症。不同于动物，植物需要利用太阳光进行光合作用，也无法躲避各种环境胁迫（如病原菌、干旱、盐碱、高温、低温等）。太阳光中的紫外线会直接造成DNA损伤，环境胁迫会增加体内的活性氧含量从而损伤DNA。因此，植物在进化过程中形成了特殊的DNA损伤应答机制。

在所有DNA损伤类型中，DNA双链断裂是最严重的DNA损伤形式。同源重组修复是精准修复DNA双链断裂的主要机制，也是利用基因组编辑工具（如 CRISPR/Cas9）进行基因打靶的基础。然而，植物的同源重组效率很低，其调控机制也还很不清楚。转录因子SOG1是植物DNA损伤应答的核心蛋白之一，被认为是动物p53的同功能蛋白。p53是被研究最多的蛋白，也是最重要的抑癌蛋白。与p53相比，人们对SOG1还知之甚少。

2022年4月13日，华中农业大学严顺平团队在国际著名期刊PNAS发表了题为“A plant-specific module for homologous recombination repair”的研究论文，揭示了植物特有的调控同源重组修复机制。

在这项研究中，研究者通过正向遗传学筛选到对DNA双链断裂诱导试剂喜树碱高度敏感的拟南芥突变体ddrm1。他们发现DDRM1 编码一个高度保守的植物特有蛋白，含有BRCT结构域和RING结构域，其生物学功能尚无报道。进一步研究发现DDRM1定位于细胞核，具有E3泛素连接酶活性，能够在多个位点泛素化SOG1并提高SOG1的蛋白稳定性。在ddrm1突变体中，同源重组效率都大大下降，表明DDRM1是同源重组所必需的。

该研究发现了植物调控同源重组修复的特有分子模块DDRM1-SOG1。这不仅揭示了植物同源重组修复的新机制，也为利用同源重组修复机制提高基因打靶效率提供了新思路。同时，该研究还首次揭示了植物调控SOG1蛋白稳定性的机制，具有重要的科学意义。

图1. DDRM1是同源重组修复所必需的。A和B，同源重组报告系统的示意图。C和D，GUS染色结果。蓝色信号表示同源重组事件。E和F，同源重组效率的统计图。G，DDRM1作用机理示意图。

华中农业大学严顺平教授为本文的通讯作者，博士后王轩鹏为本文的第一作者。该研究受到国家自然科学基金、华中农业大学自主科技创新基金等项目的资助。

据悉，严顺平教授于2014年回国组建独立实验室，开启了新的研究方向——植物DNA损伤应答机制，并取得了系统性和创新性的研究成果：（1）阐明了植物ATR-WEE1激酶模块激活细胞周期停滞的机制，改变了人们对WEE1作用机制的传统认识；（2）发现了染色体结构维持复合体SMC5/6具有激活细胞周期停滞的新功能，揭示了植物协同调控细胞周期停滞和DNA损伤修复的分子机制；（3）揭示了人们长期寻找的同源重组酶RAD51在减数分裂DNA损伤修复中的真正作用。相关成果以独立通讯作者发表在Nature Plants（2021）、Nucleic Acids Research （2021）、PNAS（2018和2022）等杂志，以共同通讯作者发表在Plant Cell（2021）杂志。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2202970119