從癌癥治療到日光照射，輻射和毒素都會嚴(yán)重破壞有害和健康細(xì)胞中的DNA。盡管人體已經(jīng)進(jìn)化出可以有效治療和恢復(fù)受損細(xì)胞的方法，但人們對這種自然修復(fù)的機(jī)制仍不甚了解。
在一項新研究中，西北大學(xué)的研究人員已使用低溫電子顯微鏡(cryo-EM)通過闡明DNA斷裂感測和修復(fù)的神秘循環(huán)來形象化此過程。研究人員認(rèn)為，這些新信息可能會成為了解細(xì)胞如何對化學(xué)療法和放射線產(chǎn)生反應(yīng)的基礎(chǔ)，甚至可能導(dǎo)致改善癌癥的治療方法。
該研究于4月14日星期三發(fā)表在《自然》雜志上，為蛋白質(zhì)如何協(xié)同工作以鑒定和解決DNA雙鏈斷裂(DSB)提供了新的見解。
當(dāng)發(fā)生雙鏈斷裂或DSB(最嚴(yán)重的DNA損傷形式)時，修復(fù)途徑可能會在斷裂位點(diǎn)插入或刪除基因，或可能在整個鏈中重新排列基因。在發(fā)生染色體重排的情況下，災(zāi)難性變化可能導(dǎo)致癌癥的發(fā)展。
使用cryo-EM，研究人員可以獲得原子分辨率的大分子結(jié)構(gòu)的3D圖像。溫伯格文理學(xué)院分子生物科學(xué)助理袁和認(rèn)為，cryo-EM對動態(tài)機(jī)械成像的能力“遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其他結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)的能力”。
通過在各個過渡階段對DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物進(jìn)行成像，He的團(tuán)隊可以鑒定并創(chuàng)建細(xì)胞修復(fù)途徑的模型。
該研究的通訊作者何說：“有很多因素共同作用來消除這個缺口。”“我們正在采用最直接的方法來解決問題-通過在蛋白質(zhì)識別和修復(fù)斷裂時觀察它們。”
結(jié)果模型表明，有時DSB識別復(fù)合體的兩個副本可以結(jié)合在一起，并在復(fù)合體發(fā)出信號通知其他因素到達(dá)斷裂位點(diǎn)時橋接DSB。在另一種基本狀態(tài)下，蛋白質(zhì)將DNA的兩條鏈對齊，以使連接酶進(jìn)入并密封切口。然后，實驗室提出了該途徑的模型，展示了DNA在狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移時如何橋接和對齊。
[視頻]當(dāng)DNA蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的底部組件受到壓力時，DNA鏈被橋接到緊密靠近的位置。一旦組件恢復(fù)到更放松的狀態(tài)，運(yùn)動就會將兩條DNA鏈連接在一起。
“眼見為實”是分子生物學(xué)中的一句話，他認(rèn)為直接適用于他的研究。通過直接觀察優(yōu)雅的過程，觀察者可以輕松地建立連接并了解復(fù)雜系統(tǒng)如何協(xié)同工作。但他說，在使用這項技術(shù)之前，它類似于盲人通過觸摸識別大象。
標(biāo)簽： DNA
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