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細胞為我們的DNA分子提供了完整的修復機制工具箱

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2020-01-11瀏覽次數:1852

我們的細胞為DNA分子的修復機制提供了完整的工具包。三位諾貝爾獎獲得者已經弄清楚這些是什么以及它們是如何運作的。 Tomas Lindahl,Paul Modrich和Aziz Sancar獨立發現細胞中的酶如何從遺傳分子中去除受損的堿基,修復紫外線損傷,并防止錯誤復制。他們的發現構成了許多醫學和細胞生物學應用的基礎。

我們已經在很大程度上確定了我們的遺傳物質,即每個細胞中的遺傳密碼。然而,從受精卵細胞的最初細胞分裂到我們當前的年齡,這種DNA已經走過了漫長的道路:它被復制了數百萬次,被有害輻射轟擊并受到侵略性分子的攻擊。然而,我們的遺傳物質幾十年來一直保持完整。這種耐久性是由于我們細胞中DNA的不斷修復和控制。通過整個修復機制工具包,我們的主體確保重要代碼保持可讀性并正確地從一個單元傳遞到其后代。這些機制是什么,今年的諾貝爾獎得主托馬斯林達爾,

剪切和替換

在20世紀70年代早期,當在斯德哥爾摩的卡羅林斯卡研究所工作時,托馬斯林達爾發現DNA并不像20世紀60年代末那樣完全穩定和不變。相比之下,遺傳分子也容易受到損害和衰變過程 - 而且速度非常快。但為什么我們細胞中的DNA穩定數十年? Lindahl懷疑細胞中必須有酶來修復損傷。事實上,在實驗中,他發現了這些酶中的一種:他發現了一種細菌蛋白質,一旦堿性胞嘧啶失去氨基,就會變得活躍,從而改變了代碼。它從雙鏈中切割出半衰變的堿基,保留了互補基礎并增加了新的基礎。 1974年,Lindahl發表了第一個所謂的基礎切除修復機制的例子。在接下來的20年左右的時間里,他發現了更多的例子,甚至在1996年成功地在體外復制了這種DNA修復過程。

但這種機制并不能彌補DNA損傷,包括紫外線輻射對我們遺傳物質的破壞。如何解決這些問題,土耳其研究員Aziz Sancar已被解密。在20世紀70年代早期,他注意到一些關于細菌的奇怪事情:當它們被致命射擊時,它們在暴露于藍光時恢復。當他在美國Sanjay耶魯大學時,繩索上的這種奇怪的修復機制:事實證明,細菌細胞具有可以暴露于光修復DNA的紫外線損傷的酶解酶。不久之后,Sancar在他的作品中發現了第二組酶,即使在黑暗中也可以修復損傷。

對于這種核苷酸切除修復,酶將DNA鏈切割到UV損傷的左側和右側,并去除大約12個堿基對的片段。然后DNA聚合酶通過將互補堿基摻入第二鏈來補充間隙。 1983年,Sancar發布了這種修復機制,這種機制也適用于我們的細胞。

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