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新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)可以阻止DNA的三次復(fù)制
[ 發(fā)布日期:2024-3-6 8:51:20    閱讀次數(shù):338 ]
 
  • 這是DNA復(fù)制過(guò)程中的一種自然的“抗失敗”機(jī)制,迄今為止尚不為人知。

  • 每次細(xì)胞分裂時(shí),DNA分子都會(huì)被復(fù)制。如果DNA不是被復(fù)制一次,而是被復(fù)制幾次,即三倍甚至四倍,癌癥的可能性就會(huì)增加。

  • 新發(fā)現(xiàn)的抗失效系統(tǒng)依靠一種叫做RAD51的蛋白質(zhì)來(lái)防止已經(jīng)被復(fù)制的DNA再次被復(fù)制。

每次細(xì)胞分裂時(shí),它的DNA都會(huì)被復(fù)制,這樣兩個(gè)子細(xì)胞就和它們的親本細(xì)胞具有相同的遺傳物質(zhì)。這意味著人體內(nèi)每天會(huì)發(fā)生數(shù)百萬(wàn)次生化奇跡:DNA分子的復(fù)制。這是一項(xiàng)由特定蛋白質(zhì)執(zhí)行的高精度工作,包括防止可能導(dǎo)致癌癥等疾病的潛在錯(cuò)誤的系統(tǒng)。

西班牙國(guó)家癌癥研究中心(CNIO) DNA復(fù)制小組的研究人員剛剛發(fā)現(xiàn)了其中一種抗衰竭系統(tǒng),該小組由Juan msamendez領(lǐng)導(dǎo)。它基于一種蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)可以確保DNA只被復(fù)制一次,而不是兩次或更多。

當(dāng)DNA的一個(gè)區(qū)域被過(guò)度復(fù)制時(shí),在分子中產(chǎn)生斷裂,癌癥相關(guān)基因被過(guò)度表達(dá)的可能性增加(如果它在過(guò)度復(fù)制區(qū)域);它對(duì)細(xì)胞功能的負(fù)面影響會(huì)更大,這可能是癌癥的開(kāi)始。

因此,避免過(guò)度復(fù)制“可以防止DNA損傷,減少致癌基因被放大的機(jī)會(huì),”msamendez說(shuō)。

無(wú)錯(cuò)誤地復(fù)制30億個(gè)零件的序列

DNA分子具有雙螺旋結(jié)構(gòu)。要被復(fù)制,螺旋的兩條鏈?zhǔn)紫缺环珠_(kāi),每一條都作為復(fù)制機(jī)制的模板來(lái)構(gòu)建兩條新的雙螺旋。完成這個(gè)過(guò)程需要幾個(gè)小時(shí)。在經(jīng)常再生的組織中,如皮膚或腸道,細(xì)胞幾乎不間斷地復(fù)制(并復(fù)制DNA)。

這不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程。一個(gè)人類DNA分子有30億個(gè)化學(xué)片段,即堿基——著名的字母A、T、C、g。這些字母排列的順序構(gòu)成了遺傳信息,也就是告訴細(xì)胞在任何給定時(shí)刻制造這種或那種蛋白質(zhì)的指令。

如果指令出錯(cuò),比如基因突變,疾病就會(huì)發(fā)生。因此,DNA復(fù)制是生物體的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程,它已經(jīng)發(fā)展出幾種分子機(jī)制來(lái)避免錯(cuò)誤。CNIO的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的這種蛋白與RAD51蛋白有關(guān)。在這種情況下,它的任務(wù)是防止已經(jīng)被復(fù)制一次的DNA片段再次被復(fù)制。

同時(shí)在成千上萬(wàn)的地方開(kāi)始復(fù)制

DNA復(fù)制同時(shí)從數(shù)千個(gè)位點(diǎn)開(kāi)始,這些位點(diǎn)在行話中被稱為起源。負(fù)責(zé)復(fù)制的蛋白質(zhì)附著在這些起點(diǎn)上開(kāi)始工作,就像微型機(jī)器一樣。

控制過(guò)度復(fù)制的初始系統(tǒng)已經(jīng)已知,它可以防止起源被激活多次。但是,如果錯(cuò)誤地啟動(dòng)了第二個(gè)復(fù)制進(jìn)程,那么基于RAD51的新發(fā)現(xiàn)的反失敗機(jī)制就會(huì)發(fā)揮作用。

CNIO的研究人員觀察到RAD51暫時(shí)與新合成的DNA結(jié)合。如果復(fù)制過(guò)程在不經(jīng)意間被重新激活,它在新DNA(現(xiàn)在作為復(fù)制模板)上的存在就會(huì)成為一種物理障礙:復(fù)制機(jī)器不能繼續(xù)前進(jìn)。

第二個(gè)對(duì)復(fù)制的限制

該研究的第一作者Sergio Mu?oz說(shuō):“我們觀察到RAD51在DNA的再?gòu)?fù)制中起著第二次剎車的作用。”通過(guò)這種方式,“RAD51可以防止因重新激活的起源而產(chǎn)生的基因組復(fù)制。”

在《EMBO雜志》上發(fā)表的文章中,作者寫道:“DNA的再?gòu)?fù)制可以通過(guò)促進(jìn)非整倍體(細(xì)胞中染色體數(shù)量不正確)和異質(zhì)細(xì)胞群的形成來(lái)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的發(fā)生,從而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的適應(yīng)性。”

RAD51的保護(hù)作用可能在腫瘤前病變中特別重要,在那里過(guò)度復(fù)制的風(fēng)險(xiǎn)增加。


(文章來(lái)源:www.ebiotrade.com/newsf/2024-3

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