三篇Nature文章深入解析DNA修复的关键过程

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我们细胞中的DNA会被多种外部因子持续损伤，比如包含烟草烟雾的致癌物或来源于太阳光的紫外线辐射等；如果未被修复，这些损伤就会引发突变，最终就会导致细胞癌变；那么细胞为何不快速有效地进行DNA损伤的修复呢？为了完成该目的，细胞会利用一系列酶类，而且这些酶类必须同时采取行动才能够鉴别并且修复基因组的损伤，然而长期以来科学家们往往难以理解上述过程的复杂性及其相关的机制。

感谢纳米技术的帮忙，2012年，一组科学家通过深入研究后，实时观测到了这些酶类修复DNA损伤的过程，随后研究者们对DNA损伤修复机制的第一步开始深入研究分析，如今研究者再次取得成功，他们首次从整体上揭示了DNA损伤修复的完整过程。

研究者利用了一种特殊类型的显微镜，其可以帮助观察单一分子的DNA和蛋白质，并对其进行操作，这就可以帮助研究者清楚观察到被紫外线损伤的单一DNA分子的表现情况；随后研究人员对RNA聚合酶进行分析，该酶负责“阅读”DNA代码的长度并且开启DNA代码向蛋白质产生的过程，但如果阅读了损伤DNA的片段就会出现停顿，当然我们应该非常感谢这种所谓的停顿作用，其可以帮助细胞识别DNA的损伤并开启修复过程，实际上研究者还能够成功观察到同RNA聚合酶相互作用的四种蛋白：Mfd，UvrA，UvrB 和UvrC，同时还能够看到被紫外线损伤的DNA的后期修复过程。

通过确定这些组分发挥作用的顺序，以及其在分子接力赛中彼此切换的特性方式，研究者就能够确定DNA损伤修复过程的关键步骤；本文研究也将具有新的应用价值，比如帮助开发抵御癌症的新疗法以及治疗病原菌感染等；的确，当癌细胞对化疗或者放疗产生耐药性时（这些疗法的目的就是破坏癌细胞的DNA），因为癌细胞有着活性状态的DNA修复机制，以及其经历着临床治疗产生的DNA损伤。

因此研究者就可以在癌症治疗期间通过抑制癌细胞的DNA修复，从而就可以抑制肿瘤对疗法的耐受性；本文研究结果表明，某些病原菌，比如引发肺结核的结核分枝杆菌，其会利用和Mfd蛋白非常相似的特殊蛋白来进行增殖，缺乏Mfd蛋白的细菌DNA链对于紫外线光导致的损伤具有相当的抗性；因此鉴别出这些蛋白帮助细胞进行DNA修复的工作机制或许对于开发抵御病原菌感染的新疗法将非常重要。

原始出处

Jun Fan, Mathieu Leroux-Coyau, Nigel J. Savery & Terence R. Strick.Reconstruction of bacterial transcription-coupled repair at single-molecule resolution.Nature.2016