美科學家揭示DNA獨特修復機制
日期：2013-09-30 09:11:32
據消息，美國科學家報告稱已揭示了細胞是如何修復雙鏈斷裂這樣嚴重的DNA損傷。這種獨特的修復機制，或將對基因突變等遺傳學研究提供更多的解釋。研究論文發表在近期英國《自然》雜志上。
一直以來，科學家們發現，當由于氧化、電離輻射、復制錯誤和某些代謝產物導致染色體的雙鏈斷裂時，細胞會利用遺傳相似的染色體借助一種涉及斷裂分子兩端的機制來填補損傷部位。換句話說，為了修復遭受斷裂損傷染色體，“絕望”的細胞會利用DNA復制機制中的一種獨特結構來使細胞繼續生存下去。
實際上，早在1953年DNA雙螺旋模型提出之后，隨即也產生了一系列問題，其中之一是DNA以何種方式復制。各種推測中最受矚目的一種觀點是半保留復制，即DNA以每一條單鏈為模板進行復制，子代DNA雙鏈一條來自于親代，一條新合成。1958年這種復制模型，被兩位年輕科學家富蘭克林·威廉·斯塔爾和馬修·尼爾森的實驗得以證實。他們發現，兩條新的DNA雙螺旋分子都分別是由一條DNA單鏈生成，而每個新的DNA雙螺旋分子都包含一條DNA原始鏈和一條新鏈。
如今，喬治亞理工大學生物學副教授基里爾·羅巴切夫，利用該校帕克·h·佩蒂特生物學科與工程研究所先進的分析技術以及全球頂尖的儀器設備，對酵母細胞中斷裂誘導的DNA修復過程進行了細致的觀察。他們發現這種修復模式并不依賴傳統的復制模式，而是以一種氣泡狀的結構、采用此前真核細胞中未見的方式，完成了對缺失DNA鏈的修補。
羅巴切夫及其研究團隊稱，在實驗過程中，DNA的一個斷裂端會與其伙伴染色體上的相同DNA序列進行配對，而后以一種氣泡式樣的模式，通過染色體兩端的端粒復制出數以百萬的DNA堿基。值得一提的是，這種合成發生于整條染色體臂，并不僅僅限于一些短的局部。
不過，這種不同于傳統的DNA復制的斷裂修補機制，也大大增加了突變的幾率。印第安納大學與普渡大學印第安納波里斯聯合分校生物學副教授安娜·馬爾科娃表示，這種修復機制引入的突變率，比正常的DNA生成方式高1000倍。而或許正是這種不顧后果的復制機制帶來的遺傳不穩定性，導致了腫瘤的形成。
“對于細胞而言，這是它們在遭遇潛在威脅時，為求生存而采用的一種方式，當然，這需要付出代價。”羅巴切夫說。該DNA復制模式的氣泡式樣有著一段長的單鏈DNA尾巴，其產生的錯誤逃避其他修復機制的檢測及糾正。長久積累下來，將有可能導致高突變率，誘發癌癥等問題。
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