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细胞为我们的DNA分子提供了完整的修复机制工具箱

我们的细胞为我们的DNA分子提供了完整的修复机制工具箱。三位诺贝尔化学奖得主已经弄明白这些是什么以及它们是如何运作的。Tomas Lindahl,Paul Modrich和Aziz Sancar独立发现细胞中的酶如何从遗传分子​​中去除受损的碱基,修复紫外线损伤,并防止假复制。他们的发现构成了许多医学和细胞生物学应用的基础。

我们在很大程度上决定了我们的遗传物质,即我们每个细胞中的遗传密码。然而,从受精卵细胞的最初细胞分裂到我们现在的年龄,这种DNA已经走过了漫长的道路:它被复制了数百万次,被有害辐射轰击并受到侵略性分子的攻击。然而,几十年来,我们的遗传物质仍然完好无损。这种耐久性是由于我们的DNA在我们的细胞中不断修复和控制过程。通过整个修复机制工具包,我们的身体确保重要代码保持可读性并正确地从一个细胞传递到其后代。这些机制是什么,今年的诺贝尔奖获得者Tomas Lindahl,

剪掉并更换

在20世纪70年代早期,当在斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究所工作时,托马斯·林达尔发现DNA并不像20世纪60年代后期那样完全稳定和不变。相反,遗传分子也容易受到损害和腐烂过程的影响 - 而且速度相当快。但为什么我们细胞中的DNA几十年来一直保持稳定?Lindahl猜测细胞中必须有酶来修复造成的损伤。事实上,在实验中,他发现了这些酶中的一种:他发现了一种细菌蛋白,只要碱基胞嘧啶失去氨基,就会变得活跃,从而改变代码。它从双链中切割出半衰变的碱基,这样可以保留互补基础,并且可以添加新的基础。1974年,Lindahl发表了第一个所谓的碱基切除修复机制的例子。在接下来的20年左右的时间里,他发现了更多的例子,甚至在1996年成功地在试管中复制了这种DNA修复过程。

但是这种机制无法弥补DNA损伤,包括紫外线辐射对我们遗传物质的破坏。如何解决这些问题,土耳其研究员Aziz Sancar已经解密了。在20世纪70年代早期,他注意到一些关于细菌的奇怪之处:当他们致命地射击它们时,一旦暴露在蓝光下,它们就会恢复。在他在美国桑贾尔耶鲁大学时就在绳索上的这个奇怪的修复机制:事实证明,细菌细胞具有酶光解酶可以暴露于光修复DNA的紫外线的伤害。不久之后,Sancar在他的作品中发现了第二组酶,即使在黑暗中也能修复这种损伤。

对于这种核苷酸切除修复,酶切割DNA链到UV损伤的左侧和右侧,并去除大约十二个碱基对的片段。然后DNA聚合酶通过将互补碱基掺入第二链来补充间隙。1983年,Sancar发布了这种修复机制,它也适用于我们的细胞。

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