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新發現一種促進DNA修復的遠古酶:PrimPol

來源:上海源葉生物科技有限公司   2013年11月22日 15:58  

西班牙的科學家們在11月17日的Nature Structural and Molecular Biology雜志上發表的一項延續性研究稱,他們發現了一種新的人體內的酶——PrimPol蛋白——能夠在DNA拷貝過程中識別DNA損傷,促進它們修復,因此能避免對細胞進而對有機體造成的不可逆的致病損傷。每天,人體都會產生新的細胞對組織進行更新和修復受損的細胞。每當這種情況發生時,細胞都會制造它們DNA的拷貝,將這些拷貝傳遞給產生的子細胞。這個DNA拷貝過程——也稱為復制(Replication),非常的微妙,因為它能在DNA上形成與惡性轉化或衰老相關的嚴重變異。
由西班牙國家癌癥研究中心(CNIO)DNA復制組織的負責人Juan Méndez帶領的研究人員和塞韋羅奧喬亞分子生物學中心的Luis Blanco,發現一種新的人體酶——PrimPol蛋白——能夠在DNA拷貝過程中識別DNA損傷,促進它們修復,因此能避免對細胞進而有機體造成的不可逆和致病的損傷。
這項研究發表在11月17日的Nature Structural and Molecular Biology雜志上。這項研究是同一作者發表在Molecular Cell雜志上的一項前期研究“PrimPol, an Archaic Primase/Polymerase Operating in Human Cell. Molecular Cell, 24 October 2013”的一個延續,在那項研究中,他們描述了PrimPol酶的存在和生化特性。
細胞核上的DNA是基因的載體,是指導細胞如何工作的說明書。Méndez說:“除了在復制過程中之外,DNA結構非常的穩定,DNA復制過程在人體細胞中通常需要大約8個小時。在這個過程中,DNA變的更脆弱,能夠被打斷。”因此,這8個小時對細胞來說非常關鍵:細胞必須確保拷貝DNA的保真度,如果出錯或者DNA被損壞,細胞必須盡可能地修復它們。
避免衰竭
DNA聚合酶是負責合成新DNA的酶。Méndez說:“當一個DNA聚合酶在DNA中發現一個障礙時(例如,由太陽紫外輻射引起的一個化學改變),拷貝就會被中斷,過程停止,直至這個錯誤被修復為止。這個中斷能引起DNA的打斷,一些染色體上的片段易位到另一些染色體上,甚至引起細胞死亡或者惡性轉化。”

由CNIO和CSIC開展的這項研究表明,當出現損傷時,PrimPol酶能夠阻止拷貝過程的中斷:它識別病變,跳過它們,當拷貝完成時它們被修復。

按照進化論原則,PrimPol是一種非常古老的酶,類似的蛋白已經在古細菌——居住在地球上的*生命形態之一——中被發現。Méndez說,“數百萬年前,生存環境更惡劣(高鹽、溫度等等),因此,PrimPol很可能已經適應了在這些引起損傷的環境條件下合成DNA”,他補充道,“作為交換,這些原始的DNA聚合酶,與更進化的復制系統相比,度更低,能引起突變。”

科學家們預料,這個突變的增加可能在基因組的進化中發揮重要作用,同樣也對細胞衰老和癌癥發展有影響。研究者已經在人類中鑒定和描述了這種新蛋白,他們已經在研究這個蛋白在疾病發展中的作用。

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