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修复人类DNA损伤 国内科学家从植物中找到新线索

发布时间:2019-11-06 11:56:50  来源:科技日报

看世界 国内热点导读:生物体包括我们人类每天都会受到紫外线辐射、自由基和其他化学物质的诱变,造成体内遗传物质DNA的损伤。在DNA损伤修复的过程中,会形成一种十字叉状的DNA连接体——霍利迪连接体,必须将其“拆解”,才能让染色体正确分离和复制。然而目前,对于负责“拆解”工作的解离酶,科学界还未能揭开其背后隐藏的工作机制。

近日,福州大学生物药光动力治疗技术国家地方联合工程研究中心林忠辉教授研究团队发表在国际期刊《自然·化学生物学》上的一项研究,似乎找到了新线索。该课题组以植物叶绿体中的一个霍利迪连接体解离酶——MOC1为研究对象,首次揭示了MOC1的催化机制,对其他种属MOC1悬而未决的底物特异性识别机制提供了重要启示,为探索人类的DNA损伤修复机制提供重要线索。

解离酶对于DNA的识别方式尚不清楚

“DNA是一种双螺旋状的生物大分子。组成这种双螺旋的基本单元——碱基对,犹如铁道上的一根根枕木,在受到外界电磁辐射、自由基以及各种化学物质的诱变下,碱基会发生交联、断裂以及结构上的改变,从而造成DNA的损伤。”林忠辉补充说,此外,即使没有外界因素干扰,细胞自身在进行DNA复制过程中也会产生一定概率的错误。

林忠辉指出,DNA损伤后如果未能及时修复会促使机体的遗传信息发生改变即基因突变,从而引发个体生理以及性状的改变甚至死亡。对于人体而言,基因突变会导致先天畸形和癌症。例如,在目前所发现的所有恶性肿瘤中,有50%以上癌细胞携带抑癌基因p53的突变。

然而即便如此,为什么绝大部分生物体仍然可以维持其基因组的稳定性而正常生存呢?研究发现,原来机体内拥有一套保卫系统能够时刻监视并修复着DNA。

霍利迪连接体在当中扮演着十分重要的角色,它由英国分子生物学家罗宾·霍利迪于1964年首次发现,是机体在进行DNA同源重组损伤修复过程中,由损伤DNA与模板DNA交叉所形成的一种十字叉状的DNA连接体。

“在DNA损伤修复完成后,必须在MOC1的作用下解离,从而促使两条同源DNA双链分开重新成为线性DNA。”林忠辉解释说,因此,MOC1是包括噬菌体、细菌、真菌、植物乃至动物等细胞正常生长和稳定遗传所必需的一个关键酶,对于一个完整的DNA损伤修复过程具有十分重要的作用。

已有的研究表明,MOC1能够区分线性、三叉以及十字叉等不同形状的DNA,并能特异地与霍利迪连接体相结合。此外,绝大多数MOC1对于DNA序列的选择“要求”十分严苛。

“底物DNA序列上的微小差异,甚至是一个碱基的不同,将会导致其催化效率上的巨大差别。”林忠辉说,然而,目前为止,人们关于MOC1对底物选择性的分子机制并不清楚,从而阻碍了我们对MOC1乃至整个DNA损伤修复过程的进一步了解。

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