DNA修复获诺贝尔化学奖 创新治癌手段

2015-10-08 09:34 北京晨报

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来源标题:DNA修复获奖 创新治癌手段

一名瑞典科学家、一名美国科学家和一名拥有美国和土耳其双重国籍的科学家因在DNA(脱氧核糖核酸)修复方面的研究而分享2015年度诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖评审委员会7日在瑞典皇家科学院会议厅宣布这一消息时认定,3名获奖者的研究在分子水平上描绘了细胞如何修复DNA并维护遗传信息,为创新癌症治疗手段提供了广阔前景。

修复“生命密码”

3名获奖者分别是77岁的英国弗朗西斯·克里克研究所名誉教授、瑞典人托马斯·林达尔、生于1946年的美国杜克大学医学院教授保罗·莫德里克以及69岁的美国北卡罗来纳大学医学院教授阿齐兹·桑贾尔。其中,桑贾尔出生在土耳其萨武尔,同时拥有美国和土耳其国籍。

诺贝尔化学奖评审委员会在声明中说,3名获奖者的研究在人类了解活细胞功能、从分子层面解释遗传性疾病成因以及癌症发生发展和人体衰老的机制方面作出了“决定性贡献”。

DNA是一种分子,可组成遗传指令、引导生物发育和生命机能运作,带有遗传信息的DNA片段被称为基因。DNA每天会因受到紫外线、自由基和致癌物质的侵袭而受损。然而,科学界曾一直认为DNA是一种稳定的分子,直到上世纪70年代,林达尔的研究才打破这一设想。

由于认定DNA的衰变速度与人类生命的衰亡进程并不一致,林达尔通过研究发现了能够不断抵消DNA崩溃的碱基切除修复这一分子机理。桑贾尔则绘制出了核苷酸切除修复机制,展现出细胞如何修复紫外线对DNA造成的损伤。莫德里克更是在研究中发现了在细胞分裂过程中DNA复制时的细胞“纠错”机理。

丰富治癌手段

评审委员会表示,除去每天受到的外部“攻击”,DNA本身也具有内部不稳定性。人类的遗传物质之所以没有解体,正是得益于一个能够监控并修复DNA的分子系统。

“他们(的这一发现)不仅深化了我们对人体如何运作的了解,”声明说,“还会为丰富拯救生命的治疗手段开辟(前景)。”

林达尔在现场电话连线时说,自己能获奖相当惊喜。他表示,DNA大量受损会诱发癌症和其他严重疾病,“因此我们希望尽可能地对抗这种损伤,而第一步要做的,就是摸透这些损伤形成的机理。”

另一名获奖者桑贾尔同样激动不已,甚至有些语无伦次。他说,通知电话打来时自己正在睡觉。“电话是我妻子接的,她叫醒了我。我根本没想到(会获奖),太吃惊了。我尽量让话语连贯……这是一次愉快的经历。”

据新华社

  ■新闻解读

神奇的DNA修复术

据国外媒体报道,关于DNA修复这个问题,是人类自己在扮演上帝的角色,从地球上有生命开始,遗传信息是生命传宗接代、进化的重要基础。数亿年来,遗传信息不断与地球环境之间发生相互作用,受到各种外界干扰,但仍然能够保持完整,这才有了我们今天修复DNA、保障遗传信息传递的研究。

遗传物质显灵

复杂的人体系统来自精子与卵子各23条染色体的结合,这是一个正常人类遗传物质的原始基础。从最早的复制开始,一个星期后DNA的总长度可接近300米。如果数十亿细胞同时分裂,那么DNA总长度可以一直延伸到太阳背后并环绕250次。无论你的遗传物质如何复制,那最新的副本都接近最原始的序列。从化学的角度看,这应该是不可能实现的,因为所有的化学过程都可能发生随机误差,但事实上我们的遗传物质确实做到了这一点。

我们的DNA之所以有着如此精确的复制精度,关键在于大量蛋白质监控的修复机制。一群监视复制过程的蛋白质不断校对基因组,在发生损害时及时进行修复。今年的诺贝尔奖得主就在分子水平上对这个问题进行了研究,他们的工作解释了活细胞的遗传物质传递功能,为几种遗传病提供了研究方向。20世纪60年代末,科学家就开始思考DNA稳定复制的问题,有研究指出遗传信息有一个代数限制,突变不可避免。

三位科学家接力

托马斯-林达尔在瑞典卡罗林斯卡医学院简单的实验证明,DNA确实存在比较缓慢的衰减现象,每一天都有潜在的破坏性伤害出现,因此托马斯-林达尔提出DNA必须有分子修复能力,将这些缺陷自我修复。我们知道DNA遗传序列中有腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶和胸腺嘧啶四种碱基,胞嘧啶容易失去氨基,因此可导致遗传信息改变。当氨基消失后,遗传信息配对开始出现问题,如果这个缺陷继续存在,那么突变就会发生,并影响到下一次DNA复制。

托马斯-林达尔发现开始寻找修复酶修复受损的胞嘧啶遗骸,1974年他有了新的发现。细胞可进行碱基切除修复术,1996年,他设法在体外进行此类修复。对于托马斯-林达尔的发现,土耳其裔美国科学家阿齐兹-桑贾尔也对这个研究非常有兴趣,他发现了一个特别的现象,细菌在致命剂量的紫外辐射照射下,可以自我修复。他在1983年发表了关于紫外线损伤的修复机制,人类的DNA比细菌遗传物质更加复杂,但是核苷酸切除修复功能适用于所有的生物。

美国科学家保罗-德里奇的贡献在于说明DNA的错配修复过程,20世纪80年代末,他发现分子修复机制在体外已经能够重建,但是一个错误在出现后细胞有多种修复机制,除了目前知道的碱基切除修复,核苷酸切除修复和错配修复,还有一些DNA修复机制。每天我们的DNA都会受到一些损坏,比如紫外线、香烟或其他有毒物质,每个细胞分裂时都会出现错配问题,但我们的基因组仍然会修正它们。如果细胞修复机制出现错误,那么癌症就有可能发生,因此研究人员试图利用这个特点研发新的癌症药物,这也是三位科学家的贡献之一。

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