GIST研究者揭示了碱基切除修复的协调机制

　　

　　

　　韩国光州科学技术研究所的研究人员利用单分子荧光共振能量转移(smFRET)激活的动态观察揭示了外切酶III和聚合酶I修复DNA的机制。揭示DNA修复机制为癌症检测和靶向基因修复提供了可能。

　　DNA是每个生物体的指导手册，指导所有生物过程的发育和功能。从本质上讲，它是一种具有双螺旋结构的分子，螺旋的每个单位都含有所谓的“DNA碱基”。

　　DNA的维护对所有身体功能的顺利运作极其重要。DNA可能被细胞代谢副产物，如活性氧和电离辐射(紫外线和伽马射线)破坏。在这种情况下，一组酶(作为生化反应催化剂的蛋白质)被激活来修复损伤。酶修复DNA损伤的一系列过程被称为“碱基切除修复”(BER)。

　　BER主要由外切酶III (ExoIII)和聚合酶I (Pol I)进行。尽管这些酶的功能很重要，但它们协调的机制在以前的研究中尚未阐明。

　　现在，由韩国光州科学技术研究所(GIST)的Dr. Gwangrog Lee领导的科学家们利用最新的单分子检测技术来研究酶的相互作用并观察BER的机制，填补了我们对这种协调机制的理解空白。

　　在他们发表在《科学进展》杂志上的论文中，科学家们报告说，ExoIII对DNA双螺旋上DNA碱基缺失的apurinic/ apy嘧啶(AP)位点有亲和力。它将自身附着在受损DNA的AP位点上，并通过消化另一条DNA链上选择性数量的碱基，将双链DNA切割成单链。由于ExoIII对盐浓度有高度的响应，因此消化碱基的数量和产生的间隙大小取决于生理盐条件。随后，Pol I将自己附着在被消化的DNA链的3'端(3 '端)并填补空白。

　　Lee博士强调了研究的关键，他说:“有趣的是，ExoIII的缝隙产生活性和Pol I的缝隙填充活性之间存在着完美的时空调节，从而始终保持着基因组的稳定性。”

　　了解ExoIII在BER中的作用为未来的研究打开了几扇门。例如，AP内切酶在癌细胞中的表达明显高于正常细胞，这使得AP内切酶(如ExoIII和APE1)可以作为癌症诊断的生物标志物。“这项研究为研究参与DNA修复的其他酶的运作机制提供了见解。在这一领域的进一步研究可能会导致靶向基因修复和药物开发技术，”Lee博士总结道。