科技日报记者 谢开飞 通信员 许晓凤
生物体包罗我们人类天天城市遭到紫外线辐射、自由基和其他化学物资的诱变，造成体内遗传物资DNA的毁伤。在DNA毁伤修复的进程中，会构成一种十字叉状的DNA毗连体——霍利迪毗连体，必需将其“拆解”，才能让染色体准确分手和复制。但是今朝，对负责“拆解”工作的解离酶，科学界还未能揭开其背后埋没的工作机制。
近日，福州年夜学生物药光动力医治手艺国度处所结合工程研究中间林忠辉传授研究团队颁发在国际期刊《天然·化学生物学》上的一项研究，仿佛找到了新线索。该课题组以植物叶绿体中的一个霍利迪毗连体解离酶——MOC1为研究对象，初次揭露了MOC1的催化机制，对其他种属MOC1悬而未决的底物特异性辨认机制供给了主要启迪，为摸索人类的DNA毁伤修复机制供给主要线索。
解离酶对DNA的辨认体例尚不清晰
“DNA是一种双螺旋状的生物年夜份子。构成这类双螺旋的根基单位——碱基对，如同铁道上的一根根枕木，在遭到外界电磁辐射、自由基和各类化学物资的诱变下，碱基会产生交联、断裂和布局上的改变，从而造成DNA的毁伤。”林忠辉弥补说，另外，即便没有外界身分干扰，细胞本身在进行DNA复制进程中也会发生必然几率的毛病。
林忠辉指出，DNA毁伤后若是未能实时修复会促使机体的遗传信息产生改变即基因突变，从而激发个别心理和性状的改变乃至灭亡。对人体而言，基因突变会致使先天畸形和癌症。例如，在今朝所发现的所有恶性肿瘤中，有50%以上癌细胞携带抑癌基因p53的突变。
但是即使如斯，为何尽年夜部门生物体依然可以保持其基因组的不变性而正常保存呢？研究发现，本来机体内具有一套捍卫系统可以或许时刻监督并修复着DNA。
霍利迪毗连体在傍边饰演着十分主要的脚色，它由英国份子生物学家罗宾·霍利迪于1964年初次发现，是机体在进行DNA同源重组毁伤修复进程中，由毁伤DNA与模板DNA交叉所构成的一种十字叉状的DNA毗连体。
“在DNA毁伤修复完成后，必需在MOC1的感化下解离，从而促使两条同源DNA双链分隔从头成为线性DNA。”林忠辉诠释说，是以，MOC1是包罗噬菌体、细菌、真菌、植物甚至动物等细胞正常发展和不变遗传所必须的一个关头酶，对一个完全的DNA毁伤修复进程具有十分主要的感化。
已有的研究表白，MOC1可以或许辨别线性、三叉和十字叉等分歧外形的DNA，并能特异地与霍利迪毗连体相连系。另外，尽年夜大都MOC1对DNA序列的选择“要求”十分严苛。
“底物DNA序列上的细小差别，乃至是一个碱基的分歧，将会致使其催化效力上的庞大不同。”林忠辉说，但是，今朝为止，人们关于MOC1对底物选择性的份子机制其实不清晰，从而阻碍了我们对MOC1甚至全部DNA毁伤修复进程的进一步领会。
三维布局揭露MOC1怪异功能
科技日报记者领会到，针对上述题目，林忠辉团队以植物叶绿体中的MOC1为研究对象，起首经由过程一系列生化尝试肯定了MOC1特异的DNA底物序列，随后操纵X-射线晶体学的方式解析了MOC1卵白及其与DNA底物构成的复合物的晶体布局。
“这些晶体布局表白，MOC1卵白在三维布局上与噬热菌RuvC具有高度的类似性，进一步证实了叶绿体是发源于光合细菌的内共生学说。”林忠辉说，研究还揭露了MOC1卵白具有怪异的能力，恍如一双手将MOC1的“腰部”拥抱，而MOC1对DNA序列的特异辨认则经由过程一个守旧的碱基辨认基序实现。
另外，该研究还发现MOC1的活性中间能同时连系两个金属离子，在催化上依靠于双金属离子催化机制。该年夜学李金宇传授课题组随后经由过程份子动力学摹拟发现，MOC1对序列的辨认和选择，与金属离子的配位之间存在着慎密的关系。
记者领会到，该研究连系告终构生物学、计较生物学和生物化学等研究手段，不但揭露了MOC1的催化机制，更加主要的是，还针对关于核酸酶若何将DNA序列上的细小差别转化为其催化活性上的庞大分歧这一科学题目，立异性地提出了一种双金属离子辅助的DNA序列特异选择性机制。
“虽然本研究的内容所针对的是植物MOC1，但因为MOC1催化机制在包罗我们人类在内的动物体中均十分类似，是以，该研究功效也将为摸索人类的DNA毁伤修复机制供给主要线索，并期看终究为霸占相干的人类疾病供给必然的理论根本。”林忠辉说。
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