中國科學家繪出DNA修復關鍵組分的高清結構

2021-01-07 新華網客戶端

  新華社華盛頓11月30日電(記者林小春)中國科學家30日說,他們首次以近原子解析度描繪了一種DNA(脫氧核糖核酸)修復關鍵組分的結構,為新型癌症治療藥物的研發提供結構基礎。

  基因組DNA穩定性維持是一切生命活動的基礎。一旦感受到DNA損傷的跡象,一種被叫作ATR激酶的酶就會活化細胞固有修復系統。現在,中國研究人員以3.9埃米的精度構建了這種蛋白質的結構,3.9埃米大約是單個氦原子大小的8倍,而以前的解析度僅有22.5埃米。

  埃米是晶體學、原子物理、超顯微結構等領域常用的長度單位。

  該工作由中國科學技術大學蔡剛課題組與南京農業大學王偉武課題組合作完成,論文發表在新一期美國《科學》雜誌上。

  蔡剛說,由於ATR激酶及其參與的信號通路對基因組穩定以及腫瘤的發生、發展和治療至關重要,所以確定ATR激酶的活化機制一直是生命科學領域的核心問題。

  ATR激酶在細胞內是以與ATRIP蛋白質結合形成ATR-ATRIP複合物的形式行使功能,而人類的ATR-ATRIP與酵母版本相似,所以蔡剛等人利用冷凍電子顯微鏡技術,對酵母版本的ATR-ATRIP複合物展開結構解析。冷凍電子顯微鏡技術應用了冷凍固定術,可在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品。

  「我們發現ATR通常處於待激活狀態,一旦檢測到DNA損傷跡象,它會迅速被激活。」蔡剛說。

  研究人員還揭示了ATR激酶的多個調控位點。他們認為,闡明這些位點的調控機制,有望指導設計用於癌症治療的新型ATR抑制劑。

  一名審稿人評價說,缺乏原子精度的ATR激酶結構嚴重影響了解讀許多已觀察到的現象的能力,所以這項研究非常及時,將對這一領域產生重大影響。

  該研究工作得到了中國科技部、自然基金委優秀青年基金和面上項目的資助。

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