美國(guó)范德比特大學(xué)、賓夕凡尼亞州立大學(xué)及匹茲堡大學(xué)的研究人員近期發(fā)現(xiàn)了一種DNA修復(fù)酶檢測(cè)并修復(fù)遺傳密碼堿基損傷的新機(jī)制。研究論文發(fā)表在10月3日的《自然》（Nature）雜志上。

   “人們通常認(rèn)為雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA是非常穩(wěn)定的，但事實(shí)上DNA性質(zhì)高度活躍，”該研究的負(fù)責(zé)人、范德比特大學(xué)生物科學(xué)系副教授Brandt Eichman說(shuō)。

    由于人體細(xì)胞內(nèi)正常的化學(xué)活動(dòng)以及自然環(huán)境放射和毒性物質(zhì)的作用，人體的每個(gè)細(xì)胞每天約有一百萬(wàn)個(gè)DNA堿基發(fā)生損傷。

    Eichman說(shuō)：“從原子水平上了解蛋白質(zhì)與DNA的相互作用將有利于研究者們開(kāi)發(fā)出特異性的藥物促進(jìn)或破壞這些相互作用，從而推動(dòng)人類(lèi)疾病包括癌癥的治療?！?/P>

    新研究揭示了機(jī)體檢測(cè)并修復(fù)DNA烷基化損傷的機(jī)制。大量的環(huán)境毒素和化療藥物均可引起DNA烷基化。而一個(gè)DNA堿基發(fā)生烷基化就可導(dǎo)致DNA損傷，引起DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)變形從而影響正常的DNA復(fù)制。如果損傷發(fā)生在基因內(nèi)，則有可能使基因喪失功能。人體DNA堿基烷基化類(lèi)型有幾十種，每種可對(duì)DNA復(fù)制產(chǎn)生不同的影響。

    所有的生物體都利用一種稱(chēng)為堿基切除修復(fù)的方法對(duì)DNA烷基化損傷進(jìn)行修復(fù)。在堿基切除修復(fù)過(guò)程中，特異的DNA糖基化酶沿著DNA鏈尋找DNA損傷，一旦它們發(fā)現(xiàn)烷基化DNA，它們就可切斷堿基對(duì)的N-糖苷鍵，將損傷堿基從DNA鏈中除去。DNA糖基化酶利用一種特定形狀的“口袋”抓取損傷堿基，并將其清除，DNA分子鏈留下的空白（稱(chēng)為“abasic”部位）會(huì)由其他的酶類(lèi)進(jìn)行修復(fù)。人類(lèi)細(xì)胞中存在一種AAG DNA糖基化酶可同時(shí)識(shí)別多種DNA烷基化損傷，而細(xì)菌中則存在幾種不同類(lèi)型的糖基化酶分別修復(fù)不同類(lèi)型的損傷。

    “由于AAG糖基化酶可同時(shí)識(shí)別多種不同的烷基化損傷因而很難通過(guò)它確定糖基化酶識(shí)別損傷的機(jī)制。因此我們將研究焦點(diǎn)集中在細(xì)菌糖基化酶上，希望通過(guò)研究它們深入了解損傷檢測(cè)和修復(fù)的過(guò)程，”Eichman說(shuō)。

    在新研究中研究人員發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌AlkD糖基化酶獨(dú)特的檢測(cè)和清除機(jī)制。眾所周知糖基化酶基本上是以相同的方式發(fā)揮功能即它們將損傷的堿基翻出DNA雙螺旋，通過(guò)特定形狀的“口袋”抓取損傷的堿基，并將其清除。研究人員發(fā)現(xiàn)AlkD糖基化酶可將損傷堿基及其與之配對(duì)的堿基都翻出DNA雙螺旋，但它僅特異地清除損傷堿基，這是因?yàn)閾p傷堿基帶有一個(gè)多余的正電荷，從而使得這些堿基變得不穩(wěn)定。此外AlkD糖基化酶還具有加速損傷修復(fù)的功能，促使損傷修復(fù)速率提高100倍。Eichman推測(cè)AlkD糖基化酶有可能停留在損傷位點(diǎn)上以吸引其他的修復(fù)酶到達(dá)此位點(diǎn)。

    AlkD的分子結(jié)構(gòu)與其他的DNA結(jié)合蛋白酶存在著很大的差異，但卻與DNA依賴(lài)蛋白激酶非常相似。DNA依賴(lài)蛋白激酶是一種大分子蛋白質(zhì)，通常包含一個(gè)小的活性位點(diǎn)，在細(xì)胞對(duì)DNA損傷的反應(yīng)中發(fā)揮調(diào)控作用。AlkD利用螺旋結(jié)構(gòu)的HEAT重復(fù)模體抓住DNA。DNA依賴(lài)蛋白激酶中曾被發(fā)現(xiàn)有相似的HEAT結(jié)構(gòu)，但目前還不能確定其確切功能，或許有可能它們也是在DNA修復(fù)中發(fā)揮著其他的未知的功能。

    修復(fù)酶在識(shí)別和修復(fù)毒性及誘變損傷時(shí)通常存在著差異。誘變損傷可復(fù)制到子細(xì)胞中并擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，然而毒性損傷卻只局限于原細(xì)胞中。新修復(fù)機(jī)制或許將能夠幫助研究者們理解這些差異。

   Eichman說(shuō)：“了解這些差異將有助于我們開(kāi)發(fā)出更有效的化療藥物?；熕幬锿ǔＪ菑?qiáng)效的烷化劑，可誘導(dǎo)癌癥患者DNA發(fā)生損傷。相對(duì)于機(jī)體的正常細(xì)胞癌細(xì)胞增殖更快，因而化療藥物優(yōu)先殺傷癌細(xì)胞。然而除了誘導(dǎo)毒性損傷殺死細(xì)胞，化療藥物也可以引起DNA突變損傷，導(dǎo)致其他的并發(fā)癥。由于這些藥物通常僅靶向機(jī)體的修復(fù)機(jī)制因而導(dǎo)致效力低下。如果我們能夠設(shè)計(jì)一種化療藥物主要產(chǎn)生毒性損傷，那么藥物將會(huì)更加有效并有更少的毒副作用。如果我們能了解糖基化酶識(shí)別烷基化損傷的機(jī)制，我們則完全有可能設(shè)計(jì)出這種特異抑制毒性修復(fù)，而非誘變修復(fù)的藥物?！?/P>