DNA受傷不用怕，咱有“裝修工程隊(duì)”

易白

我們知道，DNA是生命的遺傳物質(zhì)，如果DNA不斷出錯(cuò)，那么生命將會(huì)被各種怪病所困擾，地球上的生命將難以延續(xù)下去。2015年3位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主卻告訴我們，不必過于擔(dān)心，生命是頑強(qiáng)的，細(xì)胞內(nèi)自有一套修復(fù)DNA損傷的特殊法寶。這3位科學(xué)家分別是瑞典生物化學(xué)家托馬斯·林達(dá)爾，美國生物化學(xué)家保羅·莫德里奇，擁有美國、土耳其雙重國籍的生物化學(xué)家阿齊茲·桑賈爾。

30多年前，科學(xué)界曾認(rèn)為DNA是非常穩(wěn)定的分子，在生物的一生中不會(huì)發(fā)生變化。然而，科學(xué)家很快發(fā)現(xiàn)，DNA其實(shí)很容易受傷。就拿我們?nèi)梭w來說吧，我們細(xì)胞內(nèi)的DNA可能因受紫外線輻射而受損，可能因受自由基和致癌物影響而受損，也可能在復(fù)制時(shí)出現(xiàn)缺陷。盡管如此，人類的遺傳物質(zhì)卻沒有解體，這是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)有一個(gè)能監(jiān)控并修復(fù)DNA的“工程隊(duì)”在時(shí)刻發(fā)揮作用。

細(xì)胞用來修復(fù)DNA的“工程隊(duì)”由不同的蛋白質(zhì)組成，它們始終監(jiān)控著DNA中的基因，一旦出現(xiàn)損傷就立即進(jìn)行修復(fù)。細(xì)胞對(duì)受傷的DNA進(jìn)行修復(fù)有很多種方法，3位獲獎(jiǎng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了其中3種不同的方法。

就在科學(xué)界普遍認(rèn)為DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的時(shí)候，林達(dá)爾在實(shí)驗(yàn)中對(duì)此產(chǎn)生了懷疑。他把DNA單獨(dú)提取出來后，發(fā)現(xiàn)它根本沒有那么穩(wěn)定。此后，他發(fā)現(xiàn)細(xì)胞里有一種蛋白質(zhì)，專門尋找一種特定的堿基錯(cuò)誤，找到錯(cuò)誤后，就簡(jiǎn)單粗暴地把它從DNA的鏈子上切掉。這種修復(fù)叫“堿基切除修復(fù)”。

我們都知道，DNA是雙鏈結(jié)構(gòu)，它在復(fù)制的過程中會(huì)拆成兩條，各自作為模板形成新鏈條。但是，復(fù)制的過程中難免會(huì)出錯(cuò)，這樣兩邊的堿基就對(duì)不上號(hào)了，相當(dāng)于給鎖配錯(cuò)了鑰匙。細(xì)胞是如何處理這種DNA錯(cuò)配的呢？莫德里奇發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞會(huì)對(duì)DNA的鏈進(jìn)行標(biāo)記，一些特定的蛋白質(zhì)可以憑借這個(gè)標(biāo)記來判斷哪條是舊有的、哪條是新加的，從而知道該去修復(fù)誰。這種修復(fù)叫“DNA錯(cuò)配修復(fù)”。

桑賈爾對(duì)DNA的興趣是被一個(gè)特別現(xiàn)象所激發(fā)的：細(xì)菌的DNA在致命的紫外線照射之后，如果再用可見藍(lán)光照射，它們就能死里逃生。隨后，他發(fā)現(xiàn)把細(xì)菌的DNA從損傷中解救出來的“功臣”是光解酶，這個(gè)過程被稱為“核苷酸切除修復(fù)”。

那么，這些科學(xué)家的研究究竟有什么用呢？

研究DNA修復(fù)也是探索生命奧秘的一個(gè)重要方面，而且與軍事醫(yī)學(xué)、腫瘤學(xué)等密切相關(guān)。有了DNA修復(fù)的相關(guān)知識(shí)，我們可以主動(dòng)有效地避免致癌物，如各種防曬措施，同時(shí)還可以通過基因檢測(cè)篩查診斷遺傳性腫瘤，早診斷早預(yù)防早治療，還可以通過產(chǎn)前診斷阻斷基因缺陷傳給后代。