大約15年前，UNC Lineberger的Dale Ramsden博士在他們偶然發(fā)現(xiàn)一個(gè)科學(xué)之謎時(shí)，正在和他的一個(gè)學(xué)生一起看教科書(shū)。書(shū)中的一小部分表明，有助于修復(fù)遺傳密碼中主要斷裂的蛋白質(zhì)是通過(guò)添加DNA或脫氧核糖核酸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而，有跡象表明它至少在試管中也可以添加RNA或核糖核酸。在活細(xì)胞中修復(fù)DNA時(shí)，這似乎不太可能發(fā)生，因?yàn)镽NA通常僅用作攜帶遺傳密碼信息以制造蛋白質(zhì)的信使。

“你會(huì)認(rèn)為他們必須在修復(fù)我們的遺傳密碼時(shí)才添加DNA，因?yàn)檫@是生命中心教條的核心;遺傳信息必須始終是DNA，”Ramsden說(shuō)，他是UNC學(xué)院的教授。醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與生物物理系。“這就是它應(yīng)該的方式。這就是我們?cè)趯W(xué)校里所教的。”

快進(jìn)到今天，正如拉姆斯登實(shí)驗(yàn)室在科學(xué)期刊上發(fā)表的一項(xiàng)重要研究表明，在活細(xì)胞中，這種蛋白質(zhì)是一種稱(chēng)為聚合酶的遺傳修復(fù)和復(fù)制工具，在我們修復(fù)DNA遺傳密碼。他們的研究還揭示了為何使用RNA的令人驚訝的見(jiàn)解。

“我們用了15年的時(shí)間來(lái)獲得我們需要的系統(tǒng)才能真正提出可以解決這個(gè)謎團(tuán)的問(wèn)題，”拉姆斯登說(shuō)。

為了修復(fù)主要的DNA斷裂，細(xì)胞使用“免于監(jiān)獄”卡

拉姆斯登是一位研究DNA修復(fù)的科學(xué)家，當(dāng)細(xì)胞受到紫外線(xiàn)輻射，吸煙或意外地在細(xì)胞的日常功能中受損時(shí)，過(guò)程細(xì)胞承諾修復(fù)遺傳密碼。DNA修復(fù)是必不可少的，當(dāng)DNA修復(fù)功能不正常時(shí)，它可能會(huì)導(dǎo)致癌癥。Ramsden特別感興趣的是修復(fù)雙鏈斷裂的方法 - 當(dāng)兩條DNA鏈斷裂時(shí)發(fā)生 - 稱(chēng)為非同源末端連接。

“他們對(duì)牢房是致命的，所以你必須修理它們，”拉姆斯登說(shuō)。“當(dāng)(修復(fù))變壞時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生各種基因重排和畸變，這些都是大多數(shù)癌癥的標(biāo)志。”

他們的最新研究表明，為了修復(fù)雙鏈斷裂，負(fù)責(zé)修復(fù)雙鏈斷裂的DNA錯(cuò)誤的聚合酶基本上通過(guò)使用RNA插入遺傳密碼中的孔來(lái)修補(bǔ)修復(fù)。

他們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)非同源末端連接過(guò)程完成的修復(fù)中有多達(dá)65%使用RNA。

拉姆斯登表示，使用RNA就像是“從監(jiān)獄中取出卡片”，允許細(xì)胞忽略其他可能影響成功修復(fù)的問(wèn)題。

“我們展示的是，添加RNA有助于繞過(guò)其他損害，”拉姆斯登說(shuō)。“他們不必遵循他們通常習(xí)慣要求修復(fù)休息的嚴(yán)格規(guī)則。替代方案是不修復(fù)它，這將導(dǎo)致更多的錯(cuò)誤。”

研究人員評(píng)估基因修復(fù)發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用

該研究繼續(xù)描述RNA插入后的修復(fù)過(guò)程，以及在細(xì)胞中使用的不同方式，包括在創(chuàng)建可識(shí)別許多不同入侵病原體的多種白細(xì)胞的過(guò)程中 - 這一過(guò)程需要雙鏈在我們的遺傳密碼中。

拉姆斯登和他的同事之所以能夠做出這一發(fā)現(xiàn)是因?yàn)橛袔醉?xiàng)技術(shù)進(jìn)步，包括能夠在修復(fù)過(guò)程中用DNA替換RNA之前的短時(shí)間內(nèi)快速可視化修復(fù)過(guò)程。

“我們幾乎可以實(shí)時(shí)跟蹤修復(fù)反應(yīng)，因?yàn)樗l(fā)生在細(xì)胞中，”拉姆斯登說(shuō)。

他們相信他們的發(fā)現(xiàn)有許多應(yīng)用，包括通過(guò)防止這種類(lèi)型的修復(fù)，通過(guò)放射療法使癌細(xì)胞對(duì)DNA損傷敏感的新方法。通過(guò)在斷裂處插入除RNA之外的化合物來(lái)關(guān)閉修復(fù)途徑將導(dǎo)致被放射療法損壞的癌細(xì)胞死亡。

拉姆斯登說(shuō)，這不僅是他職業(yè)生涯的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，而且這也是他的研究第一次與他女兒在學(xué)校學(xué)習(xí)的東西直接相關(guān)，在這個(gè)案例中，是十年級(jí)生物學(xué)。

“我要去，'我有一個(gè)故事給你，'”他說(shuō)。