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西亚试剂:科学家发现新型DNA合成机制 或可解释细胞特殊遗传突变的发生

近日,刊登在国际著名杂志Nature上的一篇研究论文中,来自普渡大学等处的研究者通过研究发现了细胞修复破碎DNA链的分子机制;当染色体遭遇氧化压力、电离辐射、复制错误等问题时其会发生DNA双链断裂,此时细胞就会利用相似的染色体DNA片段去弥补断裂的缺口。

研究者Malkova表示,此前研究中我们发现,因为破碎诱导复制引入的突变比率是DNA正常生成途径的1000倍,但是当时我们并不清楚其发生的原因。这项研究中,研究者通过使用尖端分析技术以及设备就可以观察到酵母细胞内部的作用过程,并且在不同时间段冻结其细胞中破碎诱导的DNA修复过程,研究者发现这种DNA修复模式并不依赖于传统的复制叉(即复制DNA分子的Y形区域),相反,其使用一种泡状的结构来合成缺失DNA的伸长段,而且这种泡状结构的DNA此前在真核细胞中并没有见过。

传统的DNA合成是在细胞周期的S阶段完成的,研究者Matthew Meselson和Franklin Stahl在1958时发现DNA复制的方式是一种半保留的复制方式,他们发现两股DNA链是来自DNA双螺旋的其中一股链,而每一个新形成的DNA双股螺旋中就有一条链来自于上一代DNA。

研究者表示,这项研究中我们阐述了断裂诱导的DNA复制和S阶段的DNA复制不一样,前者是通过一种可迁移的泡状结构来替代传统的复制叉模式来进行DNA的复制,从而产生保守的DNA复制方式进而引发高度的基因突变。

在断裂诱导复制期间,DNA末端的断裂可以和其成对的染色体上的相同DNA进行配对,这种泡状样DNA复制的模式在不分裂的细胞中也可以完成,这就为癌症产生提供了一种潜在的机会;更为重要的是,断裂诱导复制的泡状结构具有一个单链DNA链的长尾结构,这将会促进突变发生。

单链尾或许可引发高突变率,因为其可以通过逃离细胞中的其它修复机制来累积突变,而细胞中的其它修复机制可以检测并且纠正DNA合成的错误;当癌症“光临”时,机体的其它疾病甚至是进化都会不定期爆发,但促进其爆发的机制目前尚不清楚;这项研究中研究者发现的断裂诱导的DNA复制或许可以解释机体细胞中发生的某些突变,相关研究成果由NIH等机构提供资助