Science子刊發現全新的DNA修復機制

　　DNA分子的化學性質并不是特別穩定，會形成不同性質的損傷，因此DNA損傷應答是必不可少的。莫斯科國立大學Vasily M. Studitsky教授的研究團隊，發現了一個全新的DNA修復機制。這項研究發表在Science Advances雜志上，為防治神經退行性疾病帶來了新啟示。

　　“高等生物的DNA與組蛋白結合包裝成核小體，DNA雙螺旋與組蛋白互作的一面隱藏在核小體中。只有在讀取遺傳信息的時候，核小體結構才會打開，”領導這項研究的Vasily M. Studitsky說。

　　DNA的這種緊密包裝導致修復酶難以接近。如果DNA損傷沒有得到修復，就會使突變累積、細胞死亡甚至引發多種疾病，包括阿爾茨海默癥等神經退行性疾病。

　　在DNA轉錄過程中，RNA聚合酶沿著DNA鏈前行，遇到斷裂就會停下，隨后觸發一系列反應，讓相應的酶來修復受損位點。不過人們一直認為，RNA聚合酶無法檢測到另一條DNA鏈上的斷裂。

　　“我們發現，‘隱藏’在核小體中的DNA鏈也是可以修復的。我們認為，這種修復能夠發生是因為核小體中形成了特殊的小DNA環，”Vasily M. Studitsky說。“RNA聚合酶也能在這個環上前進，然后在DNA斷裂附近停下并啟動DNA修復。”

　　研究人員將特殊位點插入DNA，然后用酶在這些地方引入單鏈斷裂。他們在一個模式系統中研究了DNA斷裂對RNA聚合酶的影響。研究顯示，當DNA斷裂發生在核小體內時，RNA聚合酶會在經過斷裂位點之后停下。進一步分析表明，RNA聚合酶停下是因為DNA環阻擋了它的去路。

　　這些發現開辟了研究DNA修復的新方向。之前人們普遍認為DNA修復只在無組蛋白的DNA上發生，因此染色質在這一過程中是被動的。而這項研究表明，DNA“線圈”不用完全解開就可以進行修復。高度保守的組蛋白在這一過程中起到了重要的作用。

　　研究人員提出的模型，首次解釋了拓撲鎖（topological lock）的作用。“發現一種新的修復機制，意味著我們可以開發出防治疾病的新方法。我們看到，這種DNA環的形成取決于它與組蛋白的連接。增強環的形成可以促進DNA修復，進而減少疾病風險。我們甚至可以通過特殊方法，編程細胞的死亡，”Vasily Studitsky總結道。