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Nature子刊:解密DNA的X档案

2016.6.07

  DNA复制和DNA修复是所有生命的基本程序,也是生命科学领域的重要谜题。现在,Sheffield大学的研究团队揭开了这个谜题的关键部分。他们捕捉到了前所未有的细节,阐明了细胞分裂之后从DNA双链中去除分支DNA的分子机制。这项研究于六月六日发表在Nature Structural & Molecular Biology杂志上。

  分支DNA(branched DNA)在美国经典科幻剧《X档案》中有不少戏份,联邦调查局探员Scully怀疑外星人将分支DNA插入了自己的血液。当然,在现实中分支DNA并不是外星人搞的鬼,我们体内每天都会生成这种分子。每一次细胞分裂都会出现分支DNA,它们是DNA复制必不可少的中间形态。

  这项研究通过分子快照展示了FEN(Flap EndoNuclease enzymes)修剪DNA、恢复双链结构的具体过程。“FEN酶与肿瘤发展和突变有关,这项研究的发现可以帮助我们更好的诊断和治疗癌症。了解FEN酶的作用机制,还有助于开发新的抗菌药物,”Sheffield大学的Sayers教授说。

  “我们现在知道细胞如何开展DNA复制之后的清理工作,降低出现有害突变的风险。这类信息可以帮助我们理解和治疗与这一过程有关的疾病,”Sheffield大学的Dr John Rafferty表示。在分子水平上揭示DNA复制和修复的作用机制,有助于理解所有生命最基本的细胞程序。

  DNA复制机器能够以极快的速度和惊人的准确性将碱基配对形成DNA双螺旋。它们能够识别正确的碱基搭配,丢弃错误的组合。不过,这些机器每复制10,000 -100,000 bp就会犯个错误,这个错误如果不校正就会成为基因组突变。那么,这些错误是如何产生的呢?Duke大学的研究人员在Nature杂志上发表文章指出,量子悸动的出现频率与DNA复制错误的频率差不多,它们可能就是随机突变的基础。(更多详细信息参见:Nature重要成果:随机突变是这样来的)

  生命的基础分子有时会做出一些奇怪的举动。举例来说,酵母DNA链受损之后,会像展开的风帆一样在细胞中摆动。这种奇怪现象很早以前就为人所知,但不少研究者认为该现象并不存在于人类细胞。洛克菲勒大学的一项研究证实,受损DNA链的摇摆舞在哺乳动物细胞中相当常见。(更多详细信息参见:Cell解决DNA修复的长期争议)

  复制体是参与DNA复制的重要蛋白质复合物,负责解开DNA螺旋生成复制链。洛克菲勒大学、Brookhaven国家实验室和Stony Brook大学的研究人员,首次揭示了真核生物复制体的分子结构,颠覆了人们过去对这种复合物的认识。这项研究发表在Nature Structural and Molecular Biology杂志上。

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