DNA修復(fù)主要過程的關(guān)鍵

Jacques Monod研究所(CNRS /巴黎狄德羅大學)，高等師范學院生物學研究所(ENS / CNRS / Inserm)和布里斯托大學的研究人員首次總體上描述了修復(fù)受紫外線輻射損害的DNA，以及參與該過程的蛋白質(zhì)如何合作以確保其效率。這項工作不僅在抗擊癌癥方面開辟了新的視角，而且在對抗某些細菌感染方面也開辟了新的視角，并于2016年8月3日在Nature上發(fā)表。

我們細胞的DNA不斷受到許多外部因素的破壞，例如煙草煙霧中含有的致癌物質(zhì)或太陽發(fā)出的紫外線輻射。如果保持未修復(fù)，這種損傷會導(dǎo)致最終有利于癌細胞出現(xiàn)的突變，這就是細胞必須快速有效地修復(fù)其DNA的原因。為此，細胞使用一組酶，這些酶必須以同步方式起作用以鑒定和修復(fù)其基因組的受損部分。這個過程的復(fù)雜性長期困擾著研究人員試圖了解其中的機制。

由于新的納米技術(shù)，一個將物理學家和生物學家聚集在一起的科學家團隊已經(jīng)能夠?qū)崟r拍攝修復(fù)DNA損傷的酶。這項工作始于2012年，當時該團隊專注于DNA修復(fù)機制的初始步驟。今天，該團隊首次完整地展示了修復(fù)過程。

一種特殊類型的顯微鏡，可以操作和觀察單個DNA和蛋白質(zhì)分子，使團隊能夠觀察到受紫外線損傷的單個DNA分子。他們在其中添加了RNA聚合酶，該酶自然負責“讀取”DNA代碼的長度并從該DNA代碼開始產(chǎn)生蛋白質(zhì)，但如果它讀取一段受損的DNA，則可能會“停滯”。正是由于這種“停滯”，細胞才意識到DNA已被破壞并開始修復(fù)。實際上，科學家團隊能夠觀察到一系列四種蛋白質(zhì)(命名為Mfd，UvrA，UvrB和UvrC)，它們相繼與RNA聚合酶相互作用，并在它們之間進行協(xié)調(diào)，并對紫外線損傷的DNA進行修復(fù)以實現(xiàn)后者的修復(fù)。

通過確定這些組件的作用順序，并通過表征它們在一種分子接力競賽中相互“切換”的方式，該團隊能夠確定該過程的關(guān)鍵步驟。

這項工作最終將帶來新的應(yīng)用，包括抗擊癌癥和治療病原菌的努力。事實上，當癌細胞對化學療法或放射療法產(chǎn)生抗性時 - 其目的是破壞癌細胞的DNA - 這是因為這些癌細胞已激活DNA修復(fù)并解除了臨床上產(chǎn)生的DNA損傷。因此，可以在癌癥治療期間努力防止DNA修復(fù)，從而防止腫瘤對治療的抗性。事實證明，一些致病細菌，包括那些導(dǎo)致結(jié)核病的細菌，使用與Mfd非常相似的蛋白質(zhì)來增殖。因此，確定這些蛋白質(zhì)如何協(xié)同工作以實現(xiàn)DNA 修復(fù) 也可用于對抗致病細菌。

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