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Science子刊:發(fā)現(xiàn)DNA能與泛素結(jié)合 對(duì)DNA修復(fù)意義重大

閱讀:913      發(fā)布時(shí)間:2018-6-8
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2004年,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了三名科學(xué)家,以表彰他們發(fā)現(xiàn)了“泛素介導(dǎo)的蛋白降解”這一重要生物學(xué)機(jī)制。上面這串文字雖然看似復(fù)雜,但卻很好理解:如果把蛋白比作是細(xì)胞內(nèi)的快遞包裹,“泛素”就是包裹上的特殊二維碼。當(dāng)細(xì)胞“掃”到這個(gè)二維碼,就會(huì)降解相應(yīng)的蛋白,維持細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)平衡。

 

正是由于泛素化在蛋白質(zhì)平衡中的作用太過(guò)關(guān)鍵,許多研究泛素的學(xué)者往往只將注意力集中在了蛋白質(zhì)上。但來(lái)自哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的魏文毅教授課題組則成功跳出了思維框架的限制。他們發(fā)現(xiàn),DNA竟也能與泛素結(jié)合,且對(duì)于DNA的修復(fù)有重要意義。這一刷新認(rèn)知的發(fā)現(xiàn)刊登在了《科學(xué)》子刊《Science Signaling》上,并得到了《科學(xué)》的特別介紹。

 

他們是怎么發(fā)現(xiàn)泛素還和DNA有關(guān)的呢?這還要從DNA的修復(fù)說(shuō)起。我們知道,DNA存儲(chǔ)著我們的遺傳信息,一旦DNA出現(xiàn)損傷而得不到及時(shí)修復(fù),就有可能引起癌癥等嚴(yán)重后果。目前,科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在DNA斷裂處,會(huì)出現(xiàn)多聚泛素鏈的積聚,而缺少這些泛素則會(huì)導(dǎo)致DNA損傷修復(fù)出現(xiàn)缺陷。

 

“然而到目前為止,泛素化被認(rèn)為只參與蛋白修飾,以調(diào)控蛋白降解,或是蛋白與蛋白的相互結(jié)合,”研究人員們?cè)谡撐睦飳?xiě)道:“我們好奇多聚泛素鏈能否執(zhí)行和蛋白無(wú)關(guān)的其他功能?如果能,它又是怎么起作用的?”

 

為了回答這些問(wèn)題,研究人員們首先檢測(cè)泛素蛋白能否與DNA直接結(jié)合。一系列實(shí)驗(yàn)表明還真能!而且,研究人員們還做出了一個(gè)非常有趣的發(fā)現(xiàn):僅有一類(lèi)多聚泛素鏈能與DNA結(jié)合。此類(lèi)泛素鏈?zhǔn)怯少?lài)氨酸-63(K63)相連形成的。

 

這就引申出了下一個(gè)問(wèn)題,為啥只有這一種泛素能結(jié)合DNA?它究竟對(duì)DNA有怎樣的影響?后續(xù)研究表明,一旦K63相連的泛素鏈出現(xiàn)突變,削弱了與DNA的結(jié)合能力,DNA受損處的多聚泛素鏈水平就會(huì)下降,對(duì)DNA的修復(fù)產(chǎn)生不利影響。作者們?cè)谡撐闹兄赋觯瑹o(wú)論是在酵母細(xì)胞,還是在哺乳動(dòng)物細(xì)胞里,此類(lèi)泛素鏈對(duì)于DNA的及時(shí)修復(fù)有著*的作用。

 

在上文中我們提到,DNA是否能得到正確修復(fù),決定了細(xì)胞是否健康。而不少癌癥的病因,正是由于遺傳信息上出現(xiàn)了錯(cuò)誤。那么,K63相連的泛素鏈,和癌癥是否有著關(guān)聯(lián)呢?果不其然,在線上的數(shù)據(jù)庫(kù)中,研究人員們從肺癌、黑色素瘤、以及乳腺癌的患者中找到了3個(gè)泛素基因里的突變,會(huì)影響到其與DNA的結(jié)合。這些發(fā)現(xiàn)也表明,得到闡明的泛素功能,可能與癌癥等疾病相關(guān)。

 

“我們的研究強(qiáng)調(diào)了K63相連的泛素鏈的重要生理作用。與DNA相結(jié)合,它能促進(jìn)DNA的損傷修復(fù)。”研究人員們總結(jié)道。

 

這項(xiàng)來(lái)自華人學(xué)者的研究清楚地表明泛素能結(jié)合DNA,也刷新了我們對(duì)DNA修復(fù)的認(rèn)知。我們期待這項(xiàng)研究的成果能帶來(lái)更多疾病治療上的洞見(jiàn)!

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