新发现的蛋白质可以阻止DNA损伤

西方大学的研究人员发现了一种蛋白质，它具有前所未见的阻止 DNA 损伤的能力。这一发现可以为开发从抗癌疫苗到能够承受气候变化带来的日益恶劣的生长条件的农作物等各种产品奠定基础。

研究人员在一种相当常见的细菌——耐辐射奇球菌 (D. radiodurans) 中发现了这种蛋白质，称为 DdrC(DNA 损伤修复蛋白 C)。这种细菌具有在 DNA 受损条件下生存的罕见能力，例如，5,000 到 10,000 倍于杀正常人类细胞的辐射。首席研究员罗伯特·萨布拉 (Robert Szabla) 表示，耐辐射奇球菌还擅长修复已受损的 DNA。

“这就像 NFL 的一名球员每场比赛都不戴头盔或护垫，”西部大学生物化学系的研究生 Szabla 说道。“他每场比赛都会脑震荡和多处骨折，但第二天却奇迹般地在一夜之间完全康复，并赶上了训练。”他和他的同事发现 DdrC 是这一修复过程中的关键因素。

每个细胞都有一种 DNA 修复机制来修复损伤。“对于人类细胞来说，如果整个十亿个碱基对基因组中出现两个以上的断裂，它就无法自我修复，最终会亡，”他说。“但就 DdrC 而言，这种独特的蛋白质可以帮助细胞将数百个断裂的 DNA 片段修复成一个连贯的基因组。”

Szabla 和他的团队利用萨斯喀彻温大学 (USask) 的加拿大光源 (CLS) 来确定这种蛋白质的 3D 形状，然后他们以此为基础进行逆向研究，以更好地了解其中和 DNA 损伤的“超能力”。

“加拿大光源在这方面发挥了重要作用，”萨布拉说。“它是加拿大最强大的 X 射线源。”该小组的研究成果发表在《核酸研究》杂志上。

事实证明，DdrC 会扫描 DNA 上的断裂，一旦检测到断裂，它就会像捕鼠器一样猛地闭合。这种捕获动作有两个关键功能。他解释说：“它会中和(DNA 损伤)，并防止断裂进一步受损。它就像一个小分子信标。它告诉细胞‘嘿，这里。有损伤。快来修复它。’”

Szabla 表示，通常情况下，蛋白质会形成复杂的网络，使其能够发挥功能。DdrC 似乎有些不同寻常，因为它完全独立发挥功能，不需要其他蛋白质的帮助。该团队很好奇，这种蛋白质是否可能作为其他 DNA 修复系统的“插件”发挥作用。

他们通过将其添加到另一种细菌大肠杆菌中来测试这一点。“令我们大吃一惊的是，它实际上使细菌对紫外线辐射损伤的抵抗力提高了 40 倍，”他说。“这似乎是一个罕见的例子，你有一个蛋白质，它真的就像一个独立的机器。”

他说，从理论上讲，这种基因可以被引入任何生物体——植物、动物、人类——并且它可以提高该生物体细胞的 DNA 修复效率。

“以特定方式重新排列、编辑和操纵 DNA 的能力是生物技术的圣杯，”Szabla 说。“如果你有一个像 DdrC 这样的扫描系统来巡视你的细胞并在发生损害时中和损害，那会怎样?这可能成为潜在癌症疫苗的基础。”

西方团队刚刚开始研究奇异球菌。“DdrC 只是这种细菌中数百种潜在有用蛋白质中的一种。下一步是进一步探索，看看这种细胞还使用什么来修复自己的基因组——因为我们肯定会发现更多工具，但在我们研究之前，我们不知道它们是如何工作的，也不知道它们将如何发挥作用，”他总结道。

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