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Nature:新研究為癌癥提供線(xiàn)索

日期:2012-10-31 08:33:51


來(lái)自加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員第一次成功觀測(cè)到了正準(zhǔn)備修復(fù)的DNA單鏈。相關(guān)研究成果發(fā)表在1024日的《自然》(Nature)雜志上,對(duì)于我們了解乳腺癌的起源具有重要意義。

 

論文的資深作者、加州大學(xué)戴維斯分校著名微生物學(xué)和分子與細(xì)胞生物學(xué)教授Stephen Kowalczykowski說(shuō):“我們清楚地知道,在細(xì)胞內(nèi)DNA總是發(fā)生斷裂,并且有機(jī)器來(lái)修復(fù)這些斷裂,維持遺傳完整性。”

 

為了修復(fù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的斷裂,單鏈不得不在互補(bǔ)鏈(opposite strand)上尋找它的匹配序列。Kowalczykowski將這一任務(wù)比喻為大海撈針。為此,單鏈不得不首先覆蓋(covered)上一種稱(chēng)作RecA的蛋白質(zhì)。

 

“這種RecA/DNA纖維就是撈針的機(jī)器,”他說(shuō)。

 

在新研究中,研究生Jason Bell利用了一種Kowalczykowski實(shí)驗(yàn)室10多年前開(kāi)發(fā)的技術(shù)在細(xì)菌DNA覆蓋RecA蛋白時(shí)對(duì)DNA單鏈進(jìn)行了成像。Kowalczykowski說(shuō)研究這一過(guò)程的運(yùn)行機(jī)制獲得了對(duì)負(fù)責(zé)推動(dòng)這一過(guò)程的“調(diào)節(jié)”蛋白的新認(rèn)識(shí)。在人類(lèi),其中的一個(gè)調(diào)控因子就是BRCA2蛋白,其與乳腺癌有著緊密的關(guān)聯(lián)。

 

RecA蛋白,在人類(lèi)稱(chēng)作Rad51,可幫助DNA單鏈尋找染色體上它的互補(bǔ)、匹配鏈。RecA蛋白會(huì)取代另一種命名為單鏈DNA結(jié)合蛋白的蛋白質(zhì)到達(dá)DNA

 

隨著RecA元件替代單鏈DNA結(jié)合蛋白,隨后向兩個(gè)方向擴(kuò)散直至整條單鏈被覆蓋,研究人員對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行了實(shí)時(shí)觀察。

 

他們發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程開(kāi)始時(shí)兩個(gè)RecA分子附著到了DNA上。隨后單個(gè)的RecA分子被添加到任一端,就像在繩子上增添串珠一樣。

 

令人驚訝的是在缺乏調(diào)控因子的情況下,這一過(guò)程相當(dāng)?shù)木徛8采w一條鏈需要大約30分鐘的時(shí)間,比大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞分裂周期的時(shí)間還要長(zhǎng)。

 

Kowalczykowski說(shuō)這些調(diào)控蛋白對(duì)于控制RecA在單鏈DNA上的裝配速度至關(guān)重要。速度太慢,DNA斷裂不能適當(dāng)修復(fù);速度太快,會(huì)捕獲和覆蓋正常DNA復(fù)制過(guò)程中臨時(shí)生成的單鏈DNA短片段。只有速度不快不慢,這一過(guò)程才會(huì)對(duì)真正損壞或斷裂而持續(xù)存在的DNA起作用。

 

“我相信BRCA2以相同的方式起作用,”他說(shuō)。