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研究人員確定了參與DNA修復(fù)機(jī)制的關(guān)鍵因素

發(fā)布時(shí)間：2023-11-27 15:34:22作者：輝駿生物

東京首都大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了我們體內(nèi)DNA修復(fù)機(jī)制的關(guān)鍵因素。他們第一次證明，DNA復(fù)制酶聚合酶的“校對(duì)”部分確保了DNA鏈?zhǔn)軗p部分的復(fù)制安全終止，最終使DNA免受嚴(yán)重?fù)p傷。這些新知識(shí)為科學(xué)家提供了使抗癌藥物更有效的方法和新的診斷方法。

我們的DNA受到攻擊。每天，在單個(gè)細(xì)胞中構(gòu)成DNA螺旋的鏈中出現(xiàn)約55000個(gè)單鏈斷裂（SSB）。當(dāng)聚合酶復(fù)制DNA鏈的分子試圖從斷裂的DNA鏈中制造新的螺旋時(shí)，它們可以破壞螺旋，產(chǎn)生所謂的單端雙鏈斷裂（seDSB）。值得慶幸的是，細(xì)胞有自己的方式來處理鏈損傷。一種是同源定向修復(fù)（HDR），其中雙鏈斷裂被固定。另一種是“叉反轉(zhuǎn)”，復(fù)制過程被逆轉(zhuǎn)，首先防止單鏈切口變成DSB。

分叉反轉(zhuǎn)背后的確切機(jī)制仍然未知。了解如何防止DNA損傷不僅對(duì)預(yù)防癌癥至關(guān)重要，而且還可以確保依賴DNA損傷的癌癥藥物的有效性。以喜樹堿（CPT）為例，這是一種引入大量單鏈斷裂的抗癌藥物;由于癌細(xì)胞往往復(fù)制得更快，它們會(huì)產(chǎn)生大量的seDSB并死亡，而正常細(xì)胞受到的傷害較小。

現(xiàn)在，由東京都立大學(xué)Kouji Hirata教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)對(duì)分叉反轉(zhuǎn)的工作原理有了新的了解。他們專注于聚合酶α，一種負(fù)責(zé)從解鏈的DNA部分制造新DNA的酶。他們發(fā)現(xiàn)，外切核酸酶，聚合酶的“校對(duì)”部分，確保復(fù)制的準(zhǔn)確性，發(fā)揮了關(guān)鍵作用，一個(gè)新的，罕見的洞察叉逆轉(zhuǎn)背后的基本未知的分子機(jī)制。

首先，他們發(fā)現(xiàn)核酸外切酶部分缺陷的細(xì)胞對(duì)暴露于CPT表現(xiàn)出強(qiáng)烈的易感性。抑制一種被稱為PARP的因子，這是已知影響分叉逆轉(zhuǎn)的唯一其他因素，也導(dǎo)致細(xì)胞死亡增加。然而，當(dāng)兩者都被抑制時(shí)，細(xì)胞死亡沒有進(jìn)一步增加，超過了PARP。這表明PARP和聚合酶E2核酸外切酶一起工作以觸發(fā)分叉逆轉(zhuǎn)。此外，研究小組研究了編碼BRCA 1（乳腺癌易感蛋白）的基因被破壞的細(xì)胞;核酸外切酶的額外缺陷導(dǎo)致對(duì)CPT的敏感性急劇增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一種缺陷的預(yù)期。由于BRCA 1缺陷與乳腺癌的高風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，因此核酸外切酶可能會(huì)被靶向，使藥物治療更有效。

這項(xiàng)工作的意義是多方面的。他們已經(jīng)證明，靶向聚合酶α外切核酸酶的藥物可以放大抗癌藥物的效果。同樣重要的是，核酸外切酶的缺陷也已經(jīng)在包括腸癌在內(nèi)的多種癌癥中發(fā)現(xiàn);這使得這些細(xì)胞可能具有受損的叉逆轉(zhuǎn)能力，這是未來診斷和治療的一個(gè)有希望的目標(biāo)。

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