解读2015年诺贝尔化学奖:神奇的DNA修复术

2015/10/8 来源:www.arpun.com 作者:小白

2015年诺贝尔化学奖的获得者:托马斯·林达尔、保罗·莫德里奇、阿齐兹·桑贾尔

据国外媒体报道, 关于DNA修复这个问题, 是人类自己在扮演上帝的角色, 从地球上有生命开始, 遗传信息是生命传宗接代、进化的重要基础。 数亿年来, 遗传信息不断与地球环境之间发生相互作用, 受到各种外界干扰, 但仍然能够保持完整, 这才有了我们今天修复DNA、保障遗传信息传递的研究。 今年的诺贝尔化学奖授予了瑞典科学家托马斯-林达尔、美国科学家保罗-德里奇以及土耳其裔美国科学家阿齐兹-桑贾尔, 他们在DNA修复机制研究上取得了巨大的贡献。 解读2015年诺贝尔化学奖:神奇的DNA修复术

复杂的人体系统来自精子与卵子各23条染色体的结合, 这是一个正常人类遗传物质的原始基础。 从最早的复制开始, 一个星期后DNA的总长度可接近300米。 如果数十亿细胞同时分裂, 那么DNA总长度可以一直延伸到太阳背后并环绕250次。 无论你的遗传物质如何复制, 那最新的副本都接近最原始的序列。 从化学的角度看, 这应该是不可能实现的, 因为所有的化学过程都可能发生随机误差, 但事实上我们的遗传物质确实做到了这一点。

我们的DNA之所以有着如此精确的复制精度, 关键在于大量蛋白质监控的修复机制。 一群监视复制过程的蛋白质不断校对基因组, 在发生损害时及时进行修复。 今年的诺贝尔奖得主就在分子水平上对这个问题进行了研究, 他们的工作解释了活细胞的遗传物质传递功能, 为几种遗传病提供了研究方向。 20世纪60年代末, 科学家就开始思考DNA稳定复制的问题, 有研究指出遗传信息有一个代数限制, 突变不可避免。

托马斯-林达尔在瑞典卡罗林斯卡医学院简单的实验证明, DNA确实存在比较缓慢的衰减现象, 每一天都有潜在的破坏性伤害出现, 因此托马斯-林达尔提出DNA必须有分子修复能力, 将这些缺陷自我修复。 我们知道DNA遗传序列中有腺嘌呤, 鸟嘌呤, 胞嘧啶和胸腺嘧啶四种碱基, 胞嘧啶容易失去氨基, 因此可导致遗传信息改变。 当氨基消失后, 遗传信息配对开始出现问题, 如果这个缺陷继续存在, 那么突变就会发生, 并影响到下一次DNA复制。

托马斯-林达尔发现开始寻找修复酶修复受损的胞嘧啶遗骸, 1974年他有了新的发现。 细胞可进行碱基切除修复术, 1996年, 他设法在体外进行此类修复。 对于托马斯-林达尔的发现, 土耳其裔美国科学家阿齐兹-桑贾尔也对这个研究非常有兴趣, 他发现了一个特别的现象, 细菌在致命剂量的紫外辐射照射下, 可以自我修复。 他在1983年发表了关于紫外线损伤的修复机制, 人类的DNA比细菌遗传物质更加复杂, 但是核苷酸切除修复功能适用于所有的生物。

美国科学家保罗-德里奇的贡献在于说明DNA的错配修复过程, 20世纪80年代末, 他发现分子修复机制在体外已经能够重建, 但是一个错误在出现后细胞有多种修复机制, 除了目前知道的碱基切除修复, 核苷酸切除修复和错配修复, 还有一些DNA修复机制。 每天我们的DNA都会受到一些损坏, 比如紫外线、香烟或其他有毒物质, 每个细胞分裂时都会出现错配问题, 但我们的基因组仍然会修正它们。 如果细胞修复机制出现错误, 那么癌症就有可能发生, 因此研究人员试图利用这个特点研发新的癌症药物, 这也是三位科学家的贡献之一。

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