细胞君怎样修复DNA?
2015年诺贝尔化学奖颁给了阿齐兹·桑贾尔、托马斯·林达尔和保罗·莫德里奇,以表彰他们发现了细胞修复自身DNA的机制。
那么,“细胞君”究竟是怎样修复自身DNA的呢?
复制DNA不出bug吗?
人的几乎每个细胞里都有DNA,它们编码了人全部的遗传信息。一个细胞里的DNA全长超过2米,但人体有数十亿细胞,所有的DNA加起来可以往返地球和太阳之间250次。这么多DNA,全都是从受精卵里那两米长的DNA复制来的。
所有化学进程都是不精确的,这几十亿次的复制之后早就应该错得没边儿了,何况你的细胞还在每天承受活性分子和辐射带来的损伤。但是我们大部分人都活得还挺好,基因并没有变成一堆乱码。这一神奇的成就是怎么实现的呢?
答案是,我们体内有一群蛋白质专门负责看管DNA。它们持续不断地校对基因组,发现损伤就立刻着手修复。2015年的诺贝尔化学奖,表彰的就是发现这一修复机制的人。
细胞对DNA的修复,就像匠人修理木桶,木板拼合的规律是否会让你想起碱基互补配对——G与C间形成三个氢键,A与T间形成两个氢键;而除去破损木板再换上新的,恰与恢复碱基对间的氢键相似。
DNA修复“三板斧”
20世纪60年代,当时人们已经知道DNA是生命的基础,想来这个基础肯定要十分结实,不然生命无法诞生。
但是托马斯·林达尔对此产生了怀疑,他把DNA单独提取出来,发现它其实没有那么稳定。就凭DNA本身的化学属性,人的基因组每天都应该遭受成千上万的严重损伤,根本活不下去。这意味着,一定有什么别的机制阻挡了DNA的衰败。
接下来的几十年里,林达尔找到了“碱基切除修复”:细胞里有一种蛋白质专门寻找一种特定的碱基错误,然后把它从DNA链上切掉,从而修复它。
与此同时,阿齐兹·桑贾尔发现了另一种修复现象:细菌遭受大剂量紫外线照射之后本来应该很快死掉,但是接下来用蓝光照射却能让它们“死里逃生”。后续的研究让他发现了“核苷酸切除修复”:不是剪掉单个的碱基,而是把一小段被紫外线损伤的核苷酸都切掉。
保罗·莫德里奇发现了第三种修复机制:DNA本来是双链,但在复制的过程中会拆成两条,各自作为模板形成新链。问题是,复制的时候可能会出错,让两边的碱基对不上号,那蛋白质要怎么知道哪条是旧的、哪条是新的,应该把谁改正成谁呢?
莫德里奇和同事发现,细胞会对DNA的链进行标记。正常DNA上通常会有修饰基团,但刚刚完成复制的DNA新链还没有这些修饰,蛋白质可以凭此判断哪条是旧有的、哪条是新加上的,从而知道该去修谁,此即“DNA错配修复”。
修复事不小,出错不得了
除了这三种机制之外,还有许多其他修复机制,它们每天纠正成千上万的错误,让我们能活下去。一旦一个机制出了问题,错误就会快速堆积,大大增加癌症的风险。
事实上,许多类型的癌症就依赖于这些机制的失灵——但得是部分失灵。全部机制都完好的话,新的错误就很难产生,癌症就不容易发展;但如果所有机制都坏了,细胞就承受不了错误,会很快死掉。许多癌症药物都是以破坏癌细胞残存修复机制为目标,从而进行治疗的。
因此,2015年诺贝尔化学奖不但增进了我们对细胞的了解,还可能成为许多拯救生命药物的来源。
让我们记住这三个名字,和他们所做的贡献——
阿齐兹·桑贾尔,1946年出生于土耳其萨武尔,2005年当选美国国家科学院院士。他是美国北卡罗来纳大学教堂山分校萨拉·格雷厄姆·基南生物化学教授。
保罗·莫德里奇,1946年出生,美国杜克大学詹姆斯·B·杜克生物化学教授,霍华德·休斯医学研究所研究员。
托马斯·林达尔,1938年出生于瑞典斯德哥尔摩,他是挪威科学和文学研究院成员,1986年至2005年任英国弗朗西斯·克里克研究所克莱尔霍实验室主管。(来源:果壳网 责任编辑/余风)
推荐访问: 修复 细胞 DNA版权声明:
1.赢正文档网的资料来自互联网以及用户的投稿,用于非商业性学习目的免费阅览。
2.《细胞君怎样修复DNA?》一文的著作权归原作者所有,仅供学习参考,转载或引用时请保留版权信息。
3.如果本网所转载内容不慎侵犯了您的权益,请联系我们,我们将会及时删除。
本栏目阅读排行
- 1“圆”审美视域下壮族民间舞蹈“圆”美探索
- 2党员各种谈心谈话记录 学生党员一对一谈心谈话记录
- 3发展具有中国特色、世界水平的现代教育
- 4小学疫情防控应急预案 小学疫情防控工作方案和应急预案
- 5中南海里的“除四害”\“大炼钢”行动
- 6浅谈高原之宝牦牛奶制品的营销策略
- 7202X年全员新冠病毒核酸检测工作应急预案三篇 关于全员核酸检测应急准备情况的报告
- 8党支部会议程序 党组织开会
- 92020年新冠肺炎疫情防控排查工作方案例文稿 制定新冠肺炎疫情防控工作方案
- 10学校2021年秋冬季疫情防控工作方案 快递行业秋冬季疫情防控工作方案
- 11支部书记与党员谈心谈话活动记录表 支部书记谈心谈话范文
- 12中小学疫情防控期间师生错峰就餐实施方案 中小学疫情期间食堂错峰就餐方案疫情防控食堂错峰就餐安排