DNA修复的机制研究



北京时间2015年10月7日下午5点45分,2015年诺贝尔化学奖揭晓,瑞典、美国、土耳其三位科学家Tomas Lindahl、Paul Modrich和Aziz Sancar获奖。获奖理由是“DNA修复的机制研究”。

DNA修复的细胞工具箱

2015年的诺贝尔化学奖授予Tomas Lindahl, Paul Modrich和Aziz Sancar三位科学家,因为他们从分子水平上揭示了细胞是如何修复损伤的DNA以及保护遗传信息的。他们的研究工作为我们了解活体细胞是如何工作提供了最基本的认识,并有助于很多实际应用比如新癌症疗法的开发。

每一天,我们的DNA都会在紫外辐射、自由基和其他致癌物质的作用下发生损伤,但即使没有这些外部伤害,DNA分子也天生就不是个安分的家伙——细胞的基因组中天天都要发生数千次的自发变化。而且,每当细胞产生分裂、DNA发生复制时,缺陷都会产生,这样的事情每天都在人体中重演上百万次。

而我们身体内的各种遗传物质并不会瓦解、演变成为一场化学混乱的原因则在于,一系列的分子机制持续监视并修复着DNA。2015年的诺贝尔化学奖授予给了这三位先驱科学家,表彰他们为从分子水平上详细揭示若干个此类修复是如何运行的原理而做出的贡献。

在20世纪70年代早期,科学家们认为DNA是一种非常稳定的分子,但Tomas Lindahl却发现,DNA会以一定的速率发生衰变——按此速率,地球上的生物甚至都不该存在并发展下来的。这让他揭示了一种分子机制——碱基切除修复——该机制不断地抵消了DNA的崩溃。

Aziz Sancar绘制出了核苷酸切除修复机制,细胞利用切除修复机制来修复UV造成的DNA损伤。天生缺失这种机制的人暴露在太阳光下,可导致皮肤癌的发生。细胞还可利用此机制修复致突变物或其他物质引起的DNA损伤。

Paul Modrich证明了细胞在有丝分裂时如何去修复错误的DNA,这种机制就是错配修复。错配修复机制使DNA复制出错几率下降了一千倍。如果先天缺失错配修复机制可导致癌症的发生,例如遗传性结肠癌的发生。

细胞是如何工作的,掌握了这些知识,就可以用来研发新型治疗癌症的方法。


武汉大学化学与分子科学学院
袁荃课题组
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