三篇Nature文章深入解析DNA修復的關鍵過程

來源：作者：人氣：-發表時間：2016-08-12 09:41:00【大中小】

我們細胞中的DNA會被多種外部因子持續損傷，比如包含煙草煙霧的致癌物或來源于太陽光的紫外線輻射等；如果未被修復，這些損傷就會引發突變，最終就會導致細胞癌變；那么細胞為何不快速有效地進行DNA損傷的修復呢？為了完成該目的，細胞會利用一系列酶類，而且這些酶類必須同時采取行動才能夠鑒別并且修復基因組的損傷，然而長期以來科學家們往往難以理解上述過程的復雜性及其相關的機制。

酶類修復DNA損傷圖片摘自：en.wikipedia.org

感謝納米技術的幫忙，2012年，一組科學家通過深入研究后，實時觀測到了這些，隨后研究者們對DNA損傷修復機制的第一步開始深入研究分析，如今研究者再次取得成功，他們首次從整體上揭示了DNA損傷修復的完整過程。

研究者利用了一種特殊類型的顯微鏡，其可以幫助觀察單一分子的DNA和蛋白質，并對其進行操作，這就可以幫助研究者清楚觀察到被紫外線損傷的單一DNA分子的表現情況；隨后研究人員對RNA聚合酶進行分析，該酶負責“閱讀”DNA代碼的長度并且開啟DNA代碼向蛋白質產生的過程，但如果閱讀了損傷DNA的片段就會出現停頓，當然我們應該非常感謝這種所謂的停頓作用，其可以幫助細胞識別DNA的損傷并開啟修復過程，實際上研究者還能夠成功觀察到同RNA聚合酶相互作用的四種蛋白：Mfd，UvrA，UvrB 和UvrC，同時還能夠看到被紫外線損傷的DNA的后期修復過程。

通過確定這些組分發揮作用的順序，以及其在分子接力賽中彼此切換的特性方式，研究者就能夠確定DNA損傷修復過程的關鍵步驟；本文研究也將具有新的應用價值，比如幫助開發抵御癌癥的新療法以及治療病原菌感染等；的確，當癌細胞對化療或者放療產生耐藥性時（這些療法的目的就是破壞癌細胞的DNA），因為癌細胞有著活性狀態的DNA修復機制，以及其經歷著臨床治療產生的DNA損傷。

因此研究者就可以在癌癥治療期間通過抑制癌細胞的DNA修復，從而就可以抑制腫瘤對療法的耐受性；本文研究結果表明，某些病原菌，比如引發肺結核的結核分枝桿菌，其會利用和Mfd蛋白非常相似的特殊蛋白來進行增殖，缺乏Mfd蛋白的細菌DNA鏈對于紫外線光導致的損傷具有相當的抗性；因此鑒別出這些蛋白幫助細胞進行DNA修復的工作機制或許對于開發抵御病原菌感染的新療法將非常重要。

原文來源

Reconstruction of bacterial transcription-coupled repair at single-molecule resolution