2019年11月13日訊/
生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自丹麥哥本哈根大學的研究人員發現了某些類型的蛋白如何讓受損的DNA保持穩定，從而保持DNA的功能和完整性。這一新發現也解釋了某些蛋白存在先天或後天缺陷的人為何無法讓他們的DNA保持穩定並患上諸如癌症之類的疾病。相關研究結果近期發表在Nature期刊上，論文標題為「Stabilization of chromatin topology safeguards genome integrity」。
蛋白支架示意圖，圖片來自University of Copenhagen。
每天，體內的細胞分裂數百萬次，要保持它們的身份，就需要母細胞無誤地將完整的遺傳信息傳遞給子細胞。這不是一項小的任務，這是因為我們的DNA不斷受到環境和細胞自身代謝活動的攻擊。結果就是DNA鏈可以在每個細胞分裂周期中至少斷裂一次，並且這種頻率會因某些生活方式（比如吸菸）或先天性DNA修復缺陷而增加。這就導致不可逆轉的
遺傳損傷，並最終導致疾病，比如癌症、免疫缺陷、痴呆或發育缺陷。
如今，這些研究人員發現某些蛋白如何協調受損DNA的修復，從而確保它在不同代之間保持穩定，並阻止鄰近未受損DNA受到附帶損害。
簡而言之，兩種稱為53BP1和RIF1的蛋白參與在斷裂的DNA鏈周圍構建三維「支架」。這種支架隨後在局部富集特殊的修復蛋白，這些蛋白供不應求，是不出錯地修復DNA所必需的。
論文共同通訊作者、哥本哈根大學諾和諾德基金會蛋白研究中心主任Jiri Lukas教授說，「這是一個獨特的發現。了解身體的自然防禦機制使我們能夠更好地了解某些蛋白如何進行溝通和修復受損DNA。這為更好地確定DNA損害如何引起疾病和設計藥物來改善對DNA不能保持穩定性的患者的治療提供了機會。」
阻止退化這項研究使用了高度先進的超解析度顯微鏡。這項技術使得人們能夠聚焦於活細胞，可視化觀察寬度大約是頭髮的千分之一的物體，並追蹤這種保護性蛋白支架如何在斷裂的DNA周圍組裝和生長。
論文第一作者、哥本哈根大學諾和諾德基金會蛋白研究中心博士後研究員Fena Ochs說，「這好比是在發生骨折的腿上貼膏藥；它讓發生骨折的部位保持穩定，並阻止損傷加重而無法癒合。」
招募修復蛋白那麼，為什麼這個發現如此新穎？先前的假設是諸如53BP1和RIF1之類的蛋白僅在DNA斷裂的最鄰近區域起作用。但是，藉助超解析度顯微鏡，這些研究人員能夠觀察到對斷裂的DNA進行無錯誤的修復需要更大的結構。
Fena Ochs說：「粗略地說，蛋白支架和DNA斷裂位點的比例之差相當於一個籃球和一個大頭針。」
據這些研究人員的說法，這種支持性蛋白支架比DNA斷裂位點要大得多的事實，突顯了細胞不僅要穩定住DNA損傷而且還要穩定住周圍環境的重要性。這樣就可保持受損位點及其附近區域的穩定性，並增加吸引細胞中高度專業化的修復蛋白進行準確修復的機率。
這些來自所謂Shieldin網絡的蛋白最近也被諾和諾德基金會蛋白研究中心的研究人員鑑定出來。
缺少支架可能導致癌症等疾病諸如這項新研究之類的
基礎研究最顯著的好處之一是它為科學家們提供了分子工具，以模擬並因而更好地了解疾病產生過程中發生的狀況。
當這些研究人員阻止細胞在斷裂的DNA周圍建立這種蛋白支架時，他們觀察到相鄰染色體的大部分快速解體。這導致了DNA受損的細胞開始嘗試自我修復，但是這種策略通常是徒勞的，並加劇了
遺傳物質的破壞。這可以解釋為什麼缺乏這些支架蛋白的人容易患上因DNA不穩定而引起的疾病。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：1.Fena Ochs et al. Stabilization of chromatin topology safeguards genome integrity. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1659-4.