科学家使用Cryo-EM揭示“911”分子是如何帮助修复DNA损伤的

该研究结果于周五发表在《自然-结构与分子生物学》上，阐明了对细胞确保遗传指令从一代细胞正确传递给下一代的方式的新认识。该项目由该研究的共同通讯作者、VAI的李慧林博士和洛克菲勒大学及霍华德-休斯医学研究所的Michael E. O'Donnell博士领导。

“DNA损伤会产生严重后果，包括癌症和其他疾病。”李慧林说：“正因为如此，我们的细胞有一系列的检查和平衡措施来确保DNA的完整性。我们的911 DNA检查点夹的高分辨率结构，当它与将其加载到DNA链上的分子相互作用时，让我们详细了解了DNA修复的基本过程。我们希望这些见解能够被用来开发与DNA损伤有关的疾病的新治疗策略。”

每天，人体中有数十亿个细胞通过细胞分裂被替换，这是一个细胞分裂成两个细胞的过程。这一基本功能推动了生长，促进了皮肤和肌肉等组织的维护。这个系统的一个核心部分是DNA复制，在这个过程中，我们的遗传指令手册被仔细复制，以确保每个细胞都有一个准确的副本。

DNA损伤可能是由于这一过程中的错误或其他直接伤害DNA的因素造成的，如暴露于太阳的紫外线或烟草烟雾等致癌物。当损害发生时，细胞有紧急反应系统，要么停止复制，直到问题得到修复，要么杀死细胞，从而防止不正确的信息被传递出去。

这就是“911 DNA”检查点夹的作用。当检测到DNA损伤时，环形“夹”被加载到DNA上并被运送到错误的地点。一旦到了那里，它就会发出一个信号来停止细胞分裂，同时也标志着其他修复分子来清除受损的DNA，并用一个修正的序列来取代它。

该结构是通过使用VAI的低温电子显微镜（cryo-EM）确定的，该显微镜使科学家能够在原子水平上观察分子结构。在“911 DNA”检查点夹的情况下，低温电子显微镜还发现了一个惊喜：“911 DNA”检查点夹不是像所有其他已知的DNA夹那样从3'（或"three prime"）端加载到DNA上，而是从5'（"five prime"）端加载到DNA上。这一新颖和意外的发现重塑了研究人员对DNA复制的认识，并为该领域的进一步研究创造了条件。