摘 要： DNA损伤是很常见的,它可以停止DNA的复制过程,导致细胞死亡.为了避免这一情况,有几种途径可以使DNA复制绕过损伤部位而继续进行.今天发表在Science杂志上的一篇文章中,巴塞罗那大学的研究人员利用一些单分子操纵技术,实现了在体外完全复制其中的一个途径.
当两条衍生链中的任一个发生损伤时,特别是前导链,聚合酶就会停止合成碱基,因此复制过程就会停止.
UB的基础物理学系教授Manosas解释说：“在上世纪七十年代,这个途径就被提出了,现在我们已经能够在噬菌体中通过对单个分子的操纵来证明它.相比于使用大量分子的传统生化技术,这项新技术的应用使我们能够实时地了解一个蛋白质分子是如何作用于一个分子的.”
为了研究一种单分子,我们使用了磁镊子,这项技术能将一个DNA发夹约束在玻璃表面和一个磁珠之间.一个磁性系统生成一个磁场,使我们能操纵珠子并产生磁力.这种系统可以通过对磁珠的监控来衡量DNA链的扩展变化.据Manosas所说,我们可以从分子扩展的变化推测蛋白质在DNA上的活动,这些变化归因于蛋白质的工作.
在DNA的复制过程中,两股链作为模板复制互补链的过程是分开的,新的互补链结合每一个初始链来保证得到与初始DNA分子完全相同的拷贝.聚合酶参与了这一过程,它们是执行所有DNA复制过程的一个酶家族.当两条衍生链中的任一个发生损伤时,特别是前导链,聚合酶就会停止合成碱基,因此复制过程就会停止.Manosas说：“停止这一过程会为细胞生长带来一些问题.当复制机制（复制体）拆散开,即出现了旁路过程,而这正是我们研究开始的目标.”
旁路过程开始于解旋酶蛋白(UvsW)促进链的结合,该现象名为DNA杂交.解旋酶蛋白也能够建立一个中间结构(霍利迪连接体),以没有损伤的复制链作为模板,在聚合酶的联合作用下,驱动系统离开其起始点,一旦跳过损伤,之后就能重新开始DNA的复制过程.Manosas总结到：“因此,当一条链损坏时,可以用其它的完整链充当一个备份来恢复丢失的信息,这一过程名为'模板转换策略',并且我们已知解旋酶UvsW的最大退火速度为每秒1500个碱基.”
在许多疾病中,DNA修复都是最基本的过程.对这些现象的更深层次了解能够使我们操纵某些在人类中有类似功能的蛋白质.Manosas正朝着这个方向努力,她正在开展对一种人类蛋白HARP作用方式的研究.因为众所周知,HARP蛋白在基因组保护方面有非常重要的作用,它的功能障碍与某些类型癌症的发生有关.
www.uarlab.com
