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《科学大众》

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开博时间:2016-07-01 14:43:00

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DNA受伤不用怕, 咱有“装修工程队”

2015-10-26 12:51:51

我们知道,DNA 是生命的遗传物质,如果DNA 不断出错,那么生命将会被各种怪病所困扰,地球上的生命将难以延续下去。2015 3 位诺贝尔化学奖得主却告诉我们,不必过于担心,生命是顽强的, 细胞内自有一套修复DNA 损伤的特殊法宝。这3 位科学家分别是瑞典生物化学家托马斯·林达尔,美国生物化学家保罗·莫德里奇,拥有美国、土耳其双重国籍的生物化学家阿齐兹·桑贾尔。

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30 多年前,科学界曾认为DNA 是非常稳定的分子,在生物的一生中不会发生变化。然而, 科学家很快发现,DNA 其实很容易受伤。就拿我们人体来说吧,我们细胞内的DNA 可能因受紫外线辐射而受损,可能因受自由基和致癌物影响而受损,也可能在复制时出现缺陷。尽管如此,人类的遗传物质却没有解体,这是因为细胞内有一个能监控并修复DNA 工程队在时刻发挥作用。

细胞用来修复DNA 工程队由不同的蛋白质组成,它们始终监控着DNA 中的基因,一旦出现损伤就立即进行修复。细胞对受伤的DNA 进行修复有很多种方法,3 位获奖科学家发现了其中3 种不同的方法。

就在科学界普遍认为DNA 结构稳定的时候, 林达尔在实验中对此产生了怀疑。他把DNA 单独提取出来后,发现它根本没有那么稳定。此后, 他发现细胞里有一种蛋白质,专门寻找一种特定的碱基错误,找到错误后,就简单粗暴地把它从DNA 的链子上切掉。这种修复叫碱基切除修复

我们都知道,DNA 是双链结构,它在复制的过程中会拆成两条,各自作为模板形成新链条。但是, 复制的过程中难免会出错,这样两边的碱基就对不上号了,相当于给锁配错了钥匙。细胞是如何处理这种DNA 错配的呢?莫德里奇发现,细胞会对DNA 的链进行标记,一些特定的蛋白质可以凭借这个标记来判断哪条是旧有的、哪条是新加的,从而知道该去修复谁。这种修复叫“DNA 错配修复

桑贾尔对DNA 的兴趣是被一个特别现象所激发的:细菌的DNA 在致命的紫外线照射之后, 如果再用可见蓝光照射,它们就能死里逃生。随后, 他发现把细菌的DNA 从损伤中解救出来的功臣是光解酶,这个过程被称为核苷酸切除修复

那么,这些科学家的研究究竟有什么用呢?

研究DNA 修复也是探索生命奥秘的一个重要方面,而且与军事医学、肿瘤学等密切相关。有了DNA 修复的相关知识,我们可以主动有效地避免致癌物,如各种防晒措施,同时还可以通过基因检测筛查诊断遗传性肿瘤,早诊断早预防早治疗,还可以通过产前诊断阻断基因缺陷传给后代。

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