一項研究第一次觀測到人體DNA 在複製過程出錯的時候,一種蛋白介入幫助修復的全過程,對腫瘤研究具有重要意義。

準確地複製DNA,是人體細胞分裂過程中相當重要的一個環節,要保證細胞內的整套基因組可以完整地傳遞給子細胞。可是這個過程有的時候會出錯,導致產生腫瘤等一些嚴重的問題。不過人體自有一套相應的糾錯機制。

科學家以前所知的是,一種核酸外切酶(exonucleases) 參與了修復機制, 在DNA 複製出現錯誤的時候自動糾正錯誤。此外,在這層改錯工序失效的時候,還有一種MutS 蛋白也會介入糾錯:掃瞄DNA 拷貝,找到錯誤,並負責啟動和完成修復。因此這種蛋白也被稱為「基因保護者」。

這是相當令人震驚的一個工作。科學家很想知道,僅這一種蛋白,怎麼能協調完成這麼複雜的一個修復過程。

這份由西班牙國家癌症研究中心(Spanish National Cancer Research Centre,CNIO)引領的研究,利用低溫電子顯微鏡,第一次看到了整個過程。

研究負責人費爾南德斯- 萊羅(Rafael Fernandez-Leiro)說:「使用低溫電子顯微鏡,我們觀察到MutS 蛋白在完成每個功能的時候,每個階段它的分子結構形態的變化。」

研究介紹說,DNA 的修復過程涉及包括DNA 聚合酶、核酸外切酶和MutS 蛋白等多種因素,而像林奇綜合症(Lynchsyndrome, 一種與染色體遺傳相關的癌症)、子宮內膜癌這類癌症風險的增加,都和這些蛋白出現的某些變化相關。因此深入了解這些蛋白的工作機制相當重要。

費爾南德斯- 萊羅說:「只有通過電子顯微鏡,才能拍攝到蛋白在修復過程中的高分辨率圖像。我們根據這些圖像,用電腦重建這種蛋白的三維結構,建立一個原子層面的模型,幫助我們了解它的工作過程。」

這份研究4 月5 日發表於《自然• 結構與分子生物學》(Nature Structural &Molecular Biology)期刊。◇

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