導(dǎo)讀
復(fù)制新的DNA鏈需要一個(gè)穩(wěn)定可控的核苷酸生產(chǎn)單元?，F(xiàn)在，丹麥哥本哈根大學(xué)的研究者們正在展示人體細(xì)胞的這一過(guò)程是如何調(diào)節(jié)的。他們發(fā)現(xiàn)妨礙這種調(diào)控可以用于殺死癌細(xì)胞。
整個(gè)生命過(guò)程中，人類的細(xì)胞不停分裂，產(chǎn)生新的細(xì)胞。在這個(gè)過(guò)程中，細(xì)胞通過(guò)調(diào)節(jié)DNA復(fù)制的速度對(duì)代謝波動(dòng)作出反應(yīng)，以此作為基因組穩(wěn)定性的保證。11月10日發(fā)表在Science上的一篇文章闡明了如何讓復(fù)制叉動(dòng)力學(xué)響應(yīng)代謝途徑的細(xì)胞學(xué)機(jī)制。研究人員還展示了他們可以操縱這個(gè)節(jié)律，并建議用來(lái)殺死癌細(xì)胞。
在人體細(xì)胞中，DNA的四種核苷元件是一個(gè)被稱為RNR的酶產(chǎn)生的。人們之前還沒有完全理解究竟RNR的生產(chǎn)速率和核苷酸的需要量是怎樣與DNA復(fù)制的速度保持一致。現(xiàn)在，在哥本哈根大學(xué)的研究人員已經(jīng)搞清楚了這個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程：核苷生產(chǎn)與DNA的復(fù)制一樣遵循相同的節(jié)律，當(dāng)兩者不一樣時(shí)，細(xì)胞會(huì)調(diào)節(jié)過(guò)程使兩者一致。
文章的通訊作者Jiri Lukas教授說(shuō)：“我們可以看到，這些過(guò)程遵循相同的周期性節(jié)律。我們發(fā)現(xiàn)在核苷酸工廠RNR的核苷酸供應(yīng)變得極低前，DNA復(fù)制會(huì)立即減慢。”
調(diào)控的分子機(jī)理
該研究小組發(fā)現(xiàn)即使在核苷酸的供應(yīng)量有很小的變化時(shí)，細(xì)胞也會(huì)做出反應(yīng)。如果核苷酸產(chǎn)量上不去，一種由活性氧(ROS)傳遞的化學(xué)信號(hào)會(huì)來(lái)減緩DNA的復(fù)制。
這篇發(fā)表在Science上的研究論文提出：核苷酸供應(yīng)和DNA復(fù)制速度之間這樣的通信可能是由于在人類基因組中所有正在積極復(fù)制DNA的位點(diǎn)，都含有一種名為PRDX2的蛋白來(lái)檢測(cè)這樣的化學(xué)警報(bào)。
當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，PRDX2蛋白在DNA釋放一種叫做TIMELESS的催化劑，這將減慢細(xì)胞復(fù)制DNA的步伐。較慢的DNA復(fù)制允許核苷酸生產(chǎn)的積累，回到與DNA合成相同的節(jié)律。正因?yàn)槿绱耍瑤缀蹩偸怯凶銐虻暮塑账醽?lái)構(gòu)建DNA，這是讓健康基因組復(fù)制沒有錯(cuò)誤的非常重要的一點(diǎn)。
用于殺死癌細(xì)胞
這個(gè)發(fā)現(xiàn)揭示了這個(gè)機(jī)制與一些疾病，尤其重要的是與癌癥之間的聯(lián)系。研究人員表明他們可以讓提示細(xì)胞核苷酸生產(chǎn)問(wèn)題的化學(xué)信號(hào)停止。在這樣的條件下，細(xì)胞的復(fù)制過(guò)程不能慢下來(lái)，研究者認(rèn)為這將阻礙癌細(xì)胞的增殖，因?yàn)樗麄兲貏e容易受到高速?gòu)?fù)制的影響。
本研究的第一作者Kumar Somyajit說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞復(fù)制自己的DNA是很緩慢的，因?yàn)樗鼈冇挟惓５幕蚪M，所以DNA復(fù)制有許多障礙要克服。當(dāng)我們將它們慢慢復(fù)制基因組的能力去除后，癌細(xì)胞會(huì)死亡，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法應(yīng)付DNA模板上的很多問(wèn)題。”
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