修复人类DNA损伤 科学家从植物中找到新线索

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  记者 谢开飞 通讯员 许晓凤

  生物体包括很多人 人类每天都在受到紫外线辐射、自由基和很多化学物质的诱变,造成体内遗传物质DNA的损伤。在DNA损伤修复的过程中,会形成很多十字叉状的DNA连接体——霍利迪连接体,需要将其“拆解”,才能让染色体正确分离和好友克隆。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有有一有一一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,对很多种属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的识别办法 尚不清楚

  “DNA是很多双螺旋状的生物大分子。组成很多双螺旋的基本单元——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,碱基会地处交联、断裂以及形态学 上的改变,从而造成DNA的损伤。”林忠辉补充说,此外,即使如此 外界因素干扰,细胞自身在进行DNA好友克隆过程中也会产生一定概率的错误。

  林忠辉指出,DNA损伤后可能性未能及时修复会促使机体的遗传信息地处改变即基因突变,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,基因突变会愿因先天畸形和癌症。例如,在目前所发现的所有恶性肿瘤中,有1000%以上癌细胞携带抑癌基因p53的突变。

  然而即便如此 ,为哪几个绝大偏离 生物体仍然可不才能维持其基因组的稳定性而正常生存呢?研究发现,如此 机体内拥有一套保卫系统才能时刻监视并修复着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交叉所形成的很多十字叉状的DNA连接体。

  “在DNA损伤修复完成后,需要在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,有时候,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有有一有一一个关键酶,对于有有一有一一个全版的DNA损伤修复过程具有十分重要的作用。

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

  “底物DNA序列上的微小差异,甚至是有有一有一一个碱基的不同,可能性愿因其催化速率单位单位 上的巨大差别。”林忠辉说,然而,目前为止,很多人 关于MOC1对底物选用性的分子机制不用说清楚,从而阻碍了很多人 对MOC1乃至整个DNA损伤修复过程的进一步了解。

  三维形态学 揭示MOC1独特功能

  科技日报记者了解到,针对上述问题报告 ,林忠辉团队以植物叶绿体中的MOC1为研究对象,首先通过一系列生化实验选用了MOC1特异的DNA底物序列,后来利用X-射线晶体学的办法 解析了MOC1蛋白及其与DNA底物形成的复合物的晶体形态学 。

  “哪几个晶体形态学 表明,MOC1蛋白在三维形态学 上与噬热菌RuvC具有高度的例如性,进一步证明了叶绿体是起源于光合细菌的内共生学说。”林忠辉说,研究还揭示了MOC1蛋白拥有独特的能力,仿佛一双手将MOC1的“腰部”拥抱,而MOC1对DNA序列的特异识别则通过有有一有一一个保守的碱基识别基序实现。

  此外,该研究还发现MOC1的活性中心能并肩结合有有一有一一个金属离子,在催化上依赖于双金属离子催化机制。该大学李金宇教授课题组后来通过分子动力学模拟发现,MOC1对序列的识别和选用,与金属离子的配位之间地处着紧密的关系。

  记者了解到,该研究结合了形态学 生物学、计算生物学和阳物化学等研究手段,不仅揭示了MOC1的催化机制,更为重要的是,还针对关于核酸酶如保将DNA序列上的微小差异转化为其催化活性上的巨大不同很多科学问题报告 ,创新性地提出了很多双金属离子辅助的DNA序列特异选用性机制。

  “尽管本研究的内容所针对的是植物MOC1,但可能性MOC1催化机制在包括很多人 人类在内的动物体中均十分例如,有时候,该研究成果也将为探索人类的DNA损伤修复机制提供重要线索,并期望最终为攻克相关的人类疾病提供一定的理论基础。”林忠辉说。

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