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三维图像使DNA损伤传感器可视化
发布时间:2012-10-31

          从有毒化学物质,到太阳紫外线,甚至氧气,它们都正在不停地损伤着DNA。幸运的是,所有生物都有一个细胞内防御机制,它每天成无数次地巡查DNA、搜寻错误并修复错误。

哈佛和科学家利用X-射线衍射晶体分析法制作了细菌内检测基因组受损部分的蛋白机器,并获得了它修复DNA的图像。利用此图像获悉DNA修复过程如何运作。

正如2月5日版Nature Structural & Molecular Biology上报道的一样,这个图像证明了蛋白质确实能改变形状。这种改变是一部分基因组"安检"过程,或是识别确定需要修复基因编码区域的一种方法。

传感器通过受试DNA或一个应激测试来检测需要修复的区域。当巡查时,传感器的一种形式能与天然和受损DNA相互作用,但是只有正常的DNA能通过应激测试。传感器反复进行这些应激测试,通过测试的迅速被释放。然而,一旦DNA的一个区域没有通过安检或应激测试,传感器则被卡住,然后向接管、修复DNA的其他生物化学过程发出信号。

传感器的三维图像真令人兴奋,因为这是单从生化上研究这些蛋白质所观察不到的结果。这是前所未有的,在以前任何研究中都没有出现过。

DNA修复机器由两组蛋白组成:UvrA和UvrB。虽然早期研究已指出,蛋白可能被安装成一个蝴蝶样形状的开关,Jeruzalmi最近指出,它们排列成一个紧密的袖套样结构,就象DNA的摇篮。

当正常未受损DNA进入这个结构时,那个沟槽与DNA正好合适,而当受损DNA进入时,它被不同程度地严重扭曲,于是受损DNA不能适配这种新结构。

我们认为,开的状态是一种传感器,因为它能读取DNA的所有形式,无论是受损的还是天然的。当蛋白改变形状时,关的状态只能适配天然的DNA,因此,当它碰到损伤时,即停止,这就是修复信号。

现在面临的挑战是:细菌相对简单的DNA修复系统是否能被套用到更高级生物,甚至是具有类似但复杂得多蛋白系统的人类上?理解这个系统可能需要更长的时间,但相信这项工作将成为了解DNA修复系统在所有生物中如何运行的基础。