近日 ,美國科學(xué)家報(bào)告稱已揭示了細(xì)胞是如何修復(fù)雙鏈斷裂這樣嚴(yán)重的DNA損傷。這種獨(dú)特的修復(fù)機(jī)制，或?qū)蛲蛔兊冗z傳學(xué)研究提供更多的解釋。研究論文發(fā)表在近期英國《自然》雜志上。
 

    一直以來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)由于氧化、電離輻射、復(fù)制錯(cuò)誤和某些代謝產(chǎn)物導(dǎo)致染色體的雙鏈斷裂時(shí)，細(xì)胞會利用遺傳相似的染色體借助一種涉及斷裂分子兩端的機(jī)制來填補(bǔ)損傷部位。換句話說，為了修復(fù)遭受斷裂損傷染色體，“絕望”的細(xì)胞會利用DNA復(fù)制機(jī)制中的一種獨(dú)特結(jié)構(gòu)來使細(xì)胞繼續(xù)生存下去。

    實(shí)際上，早在1953年DNA雙螺旋模型提出之后，隨即也產(chǎn)生了一系列問題，其中之一是DNA以何種方式復(fù)制。各種推測中最受矚目的一種觀點(diǎn)是半保留復(fù)制，即DNA以每一條單鏈為模板進(jìn)行復(fù)制，子代DNA雙鏈一條來自于親代，一條新合成。1958年這種復(fù)制模型，被兩位年輕科學(xué)家富蘭克林·威廉·斯塔爾和馬修·尼爾森的實(shí)驗(yàn)得以證實(shí)。他們發(fā)現(xiàn)，兩條新的DNA雙螺旋分子都分別是由一條DNA單鏈生成，而每個(gè)新的DNA雙螺旋分子都包含一條DNA原始鏈和一條新鏈。

    如今，喬治亞理工大學(xué)生物學(xué)副教授基里爾·羅巴切夫，利用該校帕克·h·佩蒂特生物學(xué)科與工程研究所先進(jìn)的分析技術(shù)以及全球頂尖的儀器設(shè)備，對酵母細(xì)胞中斷裂誘導(dǎo)的DNA修復(fù)過程進(jìn)行了細(xì)致的觀察。他們發(fā)現(xiàn)這種修復(fù)模式并不依賴傳統(tǒng)的復(fù)制模式，而是以一種氣泡狀的結(jié)構(gòu)、采用此前真核細(xì)胞中未見的方式，完成了對缺失DNA鏈的修補(bǔ)。

    羅巴切夫及其研究團(tuán)隊(duì)稱，在實(shí)驗(yàn)過程中，DNA的一個(gè)斷裂端會與其伙伴染色體上的相同DNA序列進(jìn)行配對，而后以一種氣泡式樣的模式，通過染色體兩端的端粒復(fù)制出數(shù)以百萬的DNA堿基。值得一提的是，這種合成發(fā)生于整條染色體臂，并不僅僅限于一些短的局部。

    不過，這種不同于傳統(tǒng)的DNA復(fù)制的斷裂修補(bǔ)機(jī)制，也大大增加了突變的幾率。印第安納大學(xué)與普渡大學(xué)印第安納波里斯聯(lián)合分校生物學(xué)副教授安娜·馬爾科娃表示，這種修復(fù)機(jī)制引入的突變率，比正常的DNA生成方式高1000倍。而或許正是這種不顧后果的復(fù)制機(jī)制帶來的遺傳不穩(wěn)定性，導(dǎo)致了腫瘤的形成。

    “對于細(xì)胞而言，這是它們在遭遇潛在威脅時(shí)，為求生存而采用的一種方式，當(dāng)然，這需要付出代價(jià)。”羅巴切夫說。該DNA復(fù)制模式的氣泡式樣有著一段長的單鏈DNA尾巴，其產(chǎn)生的錯(cuò)誤逃避其他修復(fù)機(jī)制的檢測及糾正。長久積累下來，將有可能導(dǎo)致高突變率，誘發(fā)癌癥等問題。