科學(xué)家揭示DNA斷裂被修復(fù)的分子機(jī)制

日前，一項(xiàng)刊登在雜志Molecular Cell上的研究報(bào)告中，來(lái)自達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，修復(fù)DNA損傷的過(guò)程或許遠(yuǎn)比我們想象之中要復(fù)雜得多，DNA雙鏈破碎的末端結(jié)構(gòu)或許并不僅僅是加入進(jìn)去那么簡(jiǎn)單，其首先會(huì)發(fā)生一種精細(xì)化地改變以便原來(lái)的遺傳信息能夠被儲(chǔ)存起來(lái)。

DNA作為攜帶遺傳信息的載體，其容易發(fā)生持續(xù)性地?fù)p傷，其中zui嚴(yán)重的損傷就是DNA雙鏈斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)就會(huì)被一分為二，如果細(xì)胞中類(lèi)似的DNA損傷不能夠被有消修復(fù)的話，重要的遺傳信息就會(huì)出現(xiàn)缺失，這時(shí)候就會(huì)伴隨細(xì)胞死亡的發(fā)生，或者誘發(fā)*性的遺傳改變以及細(xì)胞轉(zhuǎn)化；隨著人類(lèi)機(jī)體進(jìn)化，機(jī)體中修復(fù)DNA損傷的方法也會(huì)不斷革新，在DNA損傷修復(fù)過(guò)程中很多酶類(lèi)都會(huì)一起發(fā)揮作用來(lái)zui大限度地恢復(fù)DNA中的遺傳信息。

目前有兩種修復(fù)DNA雙鏈破碎的方法，其在性和復(fù)雜性上存在一定差異，其中一種zui簡(jiǎn)單的方法就是非同源性末端接合（non-homologous end joining），即盡可能快速地將兩個(gè)斷裂的末端進(jìn)行連接，但這種方法并不會(huì)注重準(zhǔn)確性地恢復(fù)損傷的遺傳信息；而第二種方法就是同源重組，這種修復(fù)方法能夠利用姊妹拷貝中同一的遺傳信息來(lái)以較高的準(zhǔn)確率修復(fù)損傷的DNA。然而諸如這樣的子代拷貝僅會(huì)在分裂的細(xì)胞中存在，在細(xì)胞分裂之前遺傳信息就會(huì)被復(fù)制。

研究者M(jìn)arkus Lobrich教授表示，我們很難理解在非同源性末端接合修復(fù)過(guò)程中重要的遺傳信息如何發(fā)生會(huì)發(fā)生丟失，隨后我們?cè)谶M(jìn)行連接修復(fù)之前檢測(cè)了在末端破碎發(fā)生過(guò)程中的酶類(lèi)過(guò)程，相比此前研究者的認(rèn)知而言，破碎的末端似乎并不容易連接上，而且破碎斷裂處還會(huì)被特殊的酶類(lèi)所改變，因此缺失的遺傳信息往往就會(huì)作為DNA破碎出現(xiàn)地結(jié)果，而在另一個(gè)拷貝的幫助下就可以對(duì)損傷的DNA進(jìn)行修復(fù)。

破碎末端發(fā)生的改變往往會(huì)讓研究者想起同源重組過(guò)程，也就是姊妹拷貝會(huì)扮演一種用于修復(fù)的基質(zhì)；在不分裂的細(xì)胞中并沒(méi)有DNA的姊妹拷貝，研究人員并不清楚用于修復(fù)的遺傳信息拷貝來(lái)自哪里；本文研究同時(shí)也提供了一些清晰的證據(jù)，即不發(fā)生分裂的細(xì)胞或許能夠作為遺傳信息的拷貝來(lái)進(jìn)行DNA雙鏈斷裂的修復(fù)過(guò)程；同時(shí)本文研究對(duì)于科學(xué)家們開(kāi)發(fā)新型基因療法來(lái)治療多種遺傳性疾病也提供了新的線索和希望。