最近，研究人員通過操縱斷裂的DNA鏈——它們就好像鞋帶一樣，弄清了“細胞中的非同源末端連接（NHEJ）是如何修復雙鏈DNA斷裂的”。相關研究結果發(fā)表在7月20日的《Nature》雜志。

非同源末端連接是DNA修復、基因組編輯、免疫球蛋白基因重組等過程的基礎。然而，它的機制仍然不明確?，F(xiàn)在，法國Marseille癌癥研究中心的Mauro Modesti帶領的一項新研究中，阿姆斯特丹自由大學的Erwin Peterman和Gijs Wuite以及他們的同事發(fā)現(xiàn)，兩種蛋白質(zhì)——XLF和XRCC4，捕獲到斷裂雙鏈DNA的受損末端，并將它們組織在一個高度穩(wěn)定、但卻可移動的復合物中，就像帶粘性的“袖子”，覆蓋并沿DNA兩端滑動。

該研究團隊使用了一種自定義的四激光光學捕獲和熒光顯微鏡成像裝置，在XLF和XRCC4存在的情況下，來控制和操縱兩股DNA鏈。通過迫使兩股鏈組合在一起，并牽引不同的DNA末端，他們可以監(jiān)控在交叉點發(fā)生了什么。

在一個關鍵的實驗中，研究人員將兩個DNA分子彼此纏繞在一起，就像一雙鞋帶。然后，他們添加了XLF和XRCC4，并解開了復合物。這兩個蛋白質(zhì)——實際上聚合成長的細絲，聚集在復合物的交叉點，將兩股鏈緊緊連在一起。Peterman說：“在一些情況下，這些橋梁可以承受很高的壓力，250 pN以上。”

然后，他們重復了這個實驗，但牽拉了一個光學陷阱，以測試交界處是靜態(tài)的還是移動的。Peterman解釋說，如果前者是真的，該結構在這種張力下將會扭結并聚成一團；相反，它隨著DNA互相滑動而翻譯，從而表明它就像一串珠子一樣可以自由移動。

Peterman總結道：“看起來這兩個蛋白的確參與將兩個斷裂的DNA末端集合在一起。”紐約大學醫(yī)學院的Eli Rothenberg沒有參與這項研究，但他指出，這樣一個動態(tài)的系統(tǒng)對NHEJ是有道理的，因為它必須適應多種酶的活性，包括DNA連接酶、聚合酶和核酸酶。“你需要能夠保持DNA，但是四處移動，讓其他蛋白質(zhì)到達他們所需要去的地方。”

他補充說：“這些結果，讓我們更進一步地了解NHEJ這一機制的復雜性，過去人們認為它是一個簡單的透明膠封口機制。”

法國細胞綜合生物學研究所的Jean Baptiste Charbonnier沒有參與這項研究，但是他指出，這并不是說這個過程已被完全闡釋。這些研究并不同時包括參與NHEJ的幾種蛋白質(zhì)，它們的角色仍不清楚。