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Science:重磅!揭示一种新的DNA损伤修复机制

2017-07-31 12:41:56来源:生物谷 已浏览人数:
2015年诺贝尔化学奖评审委员会在瑞典皇家科学院会议厅宣布这一消息时认定,3名获奖者的研究在分子水平上描绘了细胞如何修复DNA并维护遗传信息,为创新癌症治疗手段提供了广阔前景。

来源:网易健康

一名瑞典科学家、一名美国科学家和一名拥有美国和土耳其双重国籍的科学家因在DNA(脱氧核糖核酸)修复方面的研究而分享2015年度诺贝尔化学奖。

诺贝尔化学奖评审委员会7日在瑞典皇家科学院会议厅宣布这一消息时认定,3名获奖者的研究在分子水平上描绘了细胞如何修复DNA并维护遗传信息,为创新癌症治疗手段提供了广阔前景。

获奖研究

DNA受攻击、复制时出错,怎么办?

别担心,它能自我修复

3名获奖者分别是77岁的英国弗朗西斯·克里克研究所名誉教授、瑞典人托马斯·林达尔(左)、生于1946年的美国杜克大学医学院教授保罗·莫德里克(中)以及69岁的美国北卡罗来纳大学医学院教授阿齐兹·桑贾尔(右)。其中,桑贾尔出生在土耳其萨武尔,同时拥有美国和土耳其国籍。

诺贝尔化学奖评审委员会说,3名获奖者的研究在人类了解活细胞功能、从分子层面解释遗传性疾病成因以及癌症发生发展和人体衰老的机制方面作出了“决定性贡献”。

DNA是一种分子,可组成遗传指令、引导生物发育和生命机能运作,带有遗传信息的DNA片段被称为基因。DNA每天会因受到紫外线、自由基和致癌物质的侵袭而受损。科学界曾认为DNA是一种稳定的分子,直到上世纪70年代,林达尔的研究才打破这一设想。由于认定DNA的衰变速度与人类生命的衰亡进程并不一致,林达尔通过研究发现了能不断抵消DNA崩溃的碱基切除修复这一分子机理。桑贾尔则绘制出了核苷酸切除修复机制,展现出细胞如何修复紫外线对DNA造成的损伤。莫德里奇更是在研究中发现了在细胞分裂过程中DNA复制时的细胞“纠错”机理。

评审委员会表示,DNA还具有内部不稳定性。人类的遗传物质之所以没有解体,正是得益于一个能够监控并修复DNA的分子系统。声明说,“他们(的发现)深化了我们对人体如何运作的了解,还会为丰富拯救生命的治疗手段开辟前景。”

@果壳网:

关于DNA修复……首先想到的是《Genes to Cells》杂志的一期封面。匠人修理木桶,木板的拼合规律同碱基互补配对时颇为相似……工匠把破损的木板除去,换上新的,恰与恢复碱基对间的氢键有所相似。

获奖者揭开细胞衰老癌变的秘密

长生不老真的有可能!

说到基因修复,给人高大上的神秘之感。诺贝尔化学奖公布后,有网友戏称,一瓶精华眼霜的广告语“神解释”了基因修复的原理:细胞焕发新生。在专家看来,这句广告词的解释有几分贴切,不过基因修复尚处于理论研究阶段,实际应用领域并未大规模推广。从理论上说,未来通过人工方式让细胞无限重生永葆活力,并非不可能。

有趣的揭秘 “窥探”蛋白质的“辛勤”工作

东南大学化学化工学院姜勇教授解释说,“基因修复”听起来神秘,却真真切切发生在每个人的身上。每个人基因在日常生活中受到损伤。比如紫外线照射、辐射,都会对人体细胞有损伤。神奇的是,每个人体内有一套自我修复的系统,细胞损伤后,这套修复系统就开始工作,负责把损伤处修复好。

这套修复系统如何运作的呢?姜勇教授介绍说,过去的几十年内,这三位刚刚获得诺贝尔化学奖的大师为弄清这个课题做出不懈的努力,并成功破解了人体细胞自我修复的机制。这套机制是怎么运作的?姜勇说,简单来讲,就是人体细胞内有好多个蛋白质在一起工作,这些蛋白质非常“勤劳”,且分工明晰,“有的蛋白质负责检查这个基因有没有出错。一旦检查到有错误,这个蛋白质就会主动去找来负责修复基因的蛋白质,完成修复的工作。听起来似乎挺容易的,实际上是十分复杂的过程。”

人体自我基因修复的成功率相当高,也有失败的时候。“当出现了某些不可知的因素时,修复系统会出错,细胞修复无法完成。这时细胞会开始衰老、死亡,大部分被其他细胞吞噬。最糟糕的情况有时会发生:细胞开始分裂,癌变,导致人体患上癌症。”

重大的意义 找到攻克癌症的突破口

2005-2009年姜勇教授在美国杜克大学读博士后时,与美国科学家保罗·莫德里奇有过紧密的合作。姜勇教授所在团队研究用新型的显微镜观察DNA修复,保罗·莫德里奇听说后,很感兴趣,便资助了这项研究。

“保罗·莫德里奇是基因修复领域的大佬,早在上世纪七八十年代就发表过论文,我们很荣幸能和他合作。当时每周和他的研究团队开会,讨论课题。”保罗·莫德里奇教授的严谨、勤奋给姜勇留下了深刻印象,“他能获奖实至名归。”

姜勇介绍说,全世界科学家为攻克癌症做着不懈的努力。保罗·莫德里奇教授终身致力于癌症发病机制的研究,他研究基因修复,从另一角度寻找攻克癌症的突破口。“大部分研究出于如何治疗,杀死癌细胞。保罗·莫德里奇教授想到从源头上解决,阻止细胞癌变,预防癌症的发生。”

无限的遐想 细胞可无限修复,长生不老成可能

诺贝尔化学奖公布后,引发网友热议。高大上的基因修复是什么?有网友神回复,这不就是化妆品广告的台词嘛:让细胞焕发新生。“有几分贴切,不过作为广告词只是卖了个噱头。”姜勇教授对此说。

他介绍,三位诺奖大师的研究属于理论基础的研究,离实际应用还有一段距离,“基因修复技术还处在实验室研究阶段,并未大规模推广应用。”基因修复不是做出来的某种药或是化妆品。而是要找到细胞修复的机制,短时间内还无法看到社会价值,“但这个机制弄明白后,能被人类所利用,从根本上解决癌症的产生。”从理论上说,掌握了人体这套细胞自我修复机制后,采用人工手段,对人类的不良基因和错误进行重新修改和编码,细胞可无限重生,无限修复,青春永驻或是长生不老并非不可能。

人学研究网·人类通史栏目责编:童心竹

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