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研究发现保护细胞免受自然DNA错误的特定机制

时间:2019-03-01 15:07 作者:admin 点击:

哥本哈根大学的研究人员已经确定了一种特殊的机制,可以保护我们的细胞免受自然DNA错误 - 一种“内部的敌人” - 这可能永久性地破坏我们的遗传密码并导致癌症等疾病。该研究刚刚发表在最具影响力的科学期刊之一,自然细胞生物学。

哥本哈根大学的研究人员发现了一种机制,使人体细胞有机会停止堆积突变,细胞在体内复制和分裂。该发现可证明在开发针对由人类DNA(例如癌症)的变化引起的疾病的新疗法中非常有用。

为了限制可能导致潜在疾病的遗传密码的有害变化,我们体内的细胞依赖于自然防御机制。这项新的研究表明,专门的蛋白质如何吞噬和保护受损的DNA并“护送”它直到损伤得到修复。研究人员发现,这个过程依赖于精确定时和细胞内的精细控制。

我们在人类细胞中发现了一种特定的机制,可以延迟连续几代分裂细胞中DNA损伤的传播。这一发现有助于我们了解我们的身体如何保护自己免受多种癌症的影响,哥本哈根大学诺和诺德基金会蛋白质研究中心染色体稳定性和动力学小组负责人兼执行主任Jiri Lukas教授说。

防御内部的敌人

癌症通常由DNA损伤的细胞发展而来。众所周知,烟草烟雾或紫外线会导致肺部或皮肤癌,正是由于它们能够破坏DNA。无论这可能是多么糟糕,这些环境引起的癌症的希望是我们意识到它们的起源,因此可以简单地通过丢弃卷烟或保护自己免受过度暴露在阳光下而大大降低风险。

鲜为人知的是DNA损伤的更有问题的来源是正常的细胞过程,例如DNA复制。这些是无法避免的,因为每次细胞分裂时它们都不可避免地会起作用。这个问题的规模最好通过认识到我们的身体由数万亿个细胞的连续分裂组成,所有细胞都来自一个受精卵。每天,成人体内四分之一万亿个细胞继续分裂,以补充旧的或受损的组织。在每次这样的细胞分裂过程中发生的大量DNA损伤中,最危险的是那些可以从母细胞传递给新生儿细胞的细胞。这种继承的DNA损伤是真正的“内在的敌人”,不能通过改变一个人的生活方式来避免。

遗传性DNA损伤是癌症的来源

这一新发现是多年工作的结果,源于八年前由同一组发表的研究结果(也发表于Nature Cell Biology)。2011年,Jiri Lukas小组发现由DNA复制过程中的问题引起的遗传性DNA损伤在专门的细胞器(字面意义上的“小器官”;实际上具有特定功能的亚细胞区室)中得到保护,称为“53BP1核体”。

在这项新研究中,研究人员利用它们利用荧光染料在活体人体细胞中标记53BP1核体的能力,然后在显微镜下观察了几代。这使得第一次有可能直接观察遗传性DNA损伤的命运,从母细胞的产生时间到它们在子细胞中的最终命运。这是一次真正的巡回演出,因为在显微镜下跟踪活细胞数小时甚至数天都是一项非常具有挑战性的任务,世界上只有少数几个实验室可以做。

研究人员发现,子细胞能够很好地应对生命的挑战,并动员53BP1核体将“遗传”的DNA病变“护送”到分裂周期的最后阶段,因为它们能够最后一次修复遗传性DNA病变。

研究人员还发现,这种“修复工具包”的关键分子部分是一种名为RAD52的酶,这项研究的结果现在有资格成为肿瘤抑制蛋白家族的真正成员,可以保护我们的DNA免受癌症易感突变。

“53BP1核体延迟了子细胞中的细胞分裂,以便达到其生命周期中唯一剩余的时间,当它们能够修复母亲造成但无法修复的DNA损伤时。这第二次机会至关重要,因为它也是最后一次。我们已经预测,然后通过实验证明,第二次机会的失败将最初可治愈的DNA损伤转化为无法修复的DNA损伤。积累此类事故可能导致疾病,包括癌症“,Novo助理教授Kai John Neelsen说道。 Nordisk蛋白质研究基金会。

这些知识可能对改善癌症治疗至关重要。由于许多抗癌药物会破坏快速分裂的癌细胞的DNA,因此了解修复DNA的时机和机制对于开发新药和减少当前治疗的副作用至关重要。

“我们的工作揭示了细胞处理遗传性DNA损伤的意外方式。通过识别驱动这一过程的关键蛋白质,我们为潜在治疗应用的研究奠定了基础”,Novo Nordisk基金会中心的Postdoc Julian Spies说道。哥本哈根大学的蛋白质研究。