研究发现DNA修复的关键一步
华盛顿州立大学的科学家们已经确定了DNA修复的关键一步,这可能导致针对遗传性疾病的靶向基因治疗,如“月球上的孩子”和一种常见的结肠癌。
这种疾病是由有缺陷的DNA修复系统引起的,这会增加患癌症和其他疾病的风险。
研究结果发表在本周的《科学》杂志上美国国家科学院院刊。
如果没有这种解扣,进入受损部位就会受到染色体中被称为染色质的基因和蛋白质的紧密排列的阻碍。
DNA修复的日常需求
斯默登说,每个人体细胞每天都会受到一系列攻击,造成多达10万个DNA损伤。细胞必须通过持续快速地产生替代DNA和蛋白质来修复这种损伤。
一种叫做RNA聚合酶的酶就像一个微小的火车头,在DNA上上下移动,复制遗传信息。当涉及到细胞需要蛋白质的基因时,它会停止并解开双链DNA,复制一条链并将其发送给机器以制造新的蛋白质。一切都很好。
但是当DNA被紫外线辐射或有害物质破坏时,它会形成一个无法穿透的团块,阻碍RNA聚合酶,Smerdon说。就像铁轨上的巨石一样,这个没有生命的肿块阻碍了该基因产生的所有蛋白质。除非迅速修复,否则细胞可能会死亡。
在健康人体内,一个酶修复小组会随着RNA聚合酶一起移动,并立即冲进去切除损伤并清除痕迹。这被称为转录偶联修复,简称TCR,是四种已知DNA修复系统之一。斯默登说,任何一种修复系统的部分缺陷都可能导致危及生命的疾病。
月之子
Smerdon的实验室研究修复缺乏性疾病,如着色性干皮病(XP), 1874年首次被确定为可能的遗传性疾病。XP患者被称为“月球上的孩子”,他们缺乏切割受损DNA的酶,而且对紫外线非常敏感,即使是荧光灯也会使他们的皮肤起泡。
他们患皮肤癌的几率是正常人的2000倍。他们只有在晚上才能安全地到外面冒险。
斯默登和他的同事们还研究了柯凯因综合症,这是一种TCR缺乏症,会导致极端的阳光敏感性、神经系统退化和过早衰老。
其他DNA修复缺陷可引起一系列疾病,如白血病、乳腺癌和遗传性非息肉病性结直肠癌等结肠癌在西方国家。
松开皮带
为了帮助修复酶进入重屏蔽的DNA, H2B首先解开一个较小的蛋白质。就像在一顿丰盛的晚餐后松开腰带一样,这会让DNA链放松并分开。当股线打开时,维修人员有空间进入并清除损坏。
他们的发现为未来研究染色质中DNA修复的未知领域奠定了基础。我们的目标是更好地理解这一过程是如何在人类中起作用的。
基因治疗
斯默登说:“即使是在最基本的层面上,我也没有忽视你希望这项研究最终能对人类健康产生什么影响。”
“正在开发的一种治疗方法是有针对性的基因治疗他说。“如果病人的某个特定基因发生了突变,这将是一种给他们正常拷贝以试图纠正该基因的方法。尽管它在某些疾病中已经取得了成功,但在修复缺陷病例中仍在研究中。”
毛推测,在未来,有DNA修复问题的人可能会被给予一种药物,这种药物可以提高DNA的活性修复酶。但目前还没有临床试验。