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Science子刊:魏文毅发现DNA能与泛素结合 对DNA修复意义重大

来源:学术经纬 2018-06-08 07:15




2004年,诺贝尔化学奖授予了三名科学家,以表彰他们发现了“泛素介导的蛋白降解”这一重要生物学机制。上面这串文字虽然看似复杂,但却很好理解:如果把蛋白比作是细胞内的快递包裹,“泛素”就是包裹上的特殊二维码。当细胞“扫”到这个二维码,就会降解相应的蛋白,维持细胞内的动态平衡。

正是由于泛素化在蛋白质平衡中的作用太过关键,许多研究泛素的学者往往只将注意力集中在了蛋白质上。但来自哈佛大学医学院的魏文毅教授课题组则成功跳出了思维框架的限制。他们发现,DNA竟也能与泛素结合,且对于DNA的修复有重要意义。这一刷新认知的发现刊登在了最新一期的《科学》子刊《Science Signaling》上,并得到了《科学》官网的特别介绍。

他们是怎么发现泛素还和DNA有关的呢?这还要从DNA的修复说起。我们知道,DNA存储着我们的遗传信息,一旦DNA出现损伤而得不到及时修复,就有可能引起癌症等严重后果。目前,科学家们已经发现,在DNA断裂处,会出现多聚泛素链的积聚,而缺少这些泛素则会导致DNA损伤修复出现缺陷。

“然而到目前为止,泛素化被认为只参与蛋白修饰,以调控蛋白降解,或是蛋白与蛋白的相互结合,”研究人员们在论文里写道:“我们好奇多聚泛素链能否执行和蛋白无关的其他功能?如果能,它又是怎么起作用的?”

为了回答这些问题,研究人员们首先检测泛素蛋白能否与DNA直接结合。一系列实验表明还真能!而且,研究人员们还做出了一个非常有趣的发现:仅有一类多聚泛素链能与DNA结合。此类泛素链是由赖氨酸-63(K63)相连形成的。

这就引申出了下一个问题,为啥只有这一种泛素能结合DNA?它究竟对DNA有怎样的影响?后续研究表明,一旦K63相连的泛素链出现突变,削弱了与DNA的结合能力,DNA受损处的多聚泛素链水平就会下降,对DNA的修复产生不利影响。作者们在论文中指出,无论是在酵母细胞,还是在哺乳动物细胞里,此类泛素链对于DNA的及时修复有着不可或缺的作用。

在上文中我们提到,DNA是否能得到正确修复,决定了细胞是否健康。而不少癌症的病因,正是由于遗传信息上出现了错误。那么,K63相连的泛素链,和癌症是否有着关联呢?果不其然,在线上的数据库中,研究人员们从肺癌、黑色素瘤、以及乳腺癌的患者中找到了3个泛素基因里的突变,会影响到其与DNA的结合。这些发现也表明,最新得到阐明的泛素功能,可能与癌症等疾病相关。

“我们的研究强调了K63相连的泛素链的重要生理作用。与DNA相结合,它能促进DNA的损伤修复。”研究人员们总结道。

这项来自华人学者的研究清楚地表明泛素能结合DNA,也刷新了我们对DNA修复的认知。我们期待这项研究的成果能带来更多疾病治疗上的洞见!(生物谷Bioon.com)

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