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撑开生命体遗传物质的“保护伞”

2021-10-02

中国科学探险 2021年4期
关键词:机制

“就像非洲大草原上角马过河时,会受到鳄鱼攻击一样,生命体遗传物质——DNA核苷酸长链经常受到各种物理、化学、或生物性(核酸酶、DNA复制叉垮塌等)因子攻击,导致DNA断裂。”北京大学生命科学学院教授孔道春说,“DNA同源重组是生命体的必须过程,是修复DNA断裂的主要途径。如果细胞的DNA同源重组功能缺陷,则会导致基因缺失,人类就可能面临各类疾病。”

日前,孔道春课题组发表的论文,发现一个DNA同源重组过程必需的中间体——RNA-DNA hybrid,及一个必需因子——RNA聚合酶Ⅲ。该研究揭示了DNA同源重组的关键机制,进一步的研究将“有望极大推进解决癌症治疗等方面的问题”。

未解谜题

DNA同源重组是个基本生物事件,是生命体的必须过程。它在细胞生长、减数分裂、配子形成、物种进化、DNA双链断裂修复、基因组稳定性维持等多方面起着重要作用。

“如果没有这一过程,或是重组过程中出现问题,就不会形成精子、卵子、花粉、配子等,高等生命体的传承会出现极大问题。”孔道春说,“同源重组也是DNA双链断裂修复的两大途径之一。如果断链不能修复,细胞可能会死掉,即使它在某些条件下能重新接起来,也会导致基因改变、缺失、不稳定,从而引发各类疾病。”

“DNA双链断裂是引发癌症的一个重要原因。”该论文共同第一作者刘思杰博士说,“30年前人们就发现,如果两个基因(BRCA1、BRCA 2)出现问题,80%的女士40岁后,会患乳腺癌、卵巢癌。”

DNA同源重组由三大步骤组成:一是相关核酸酶对DNA双链断裂处进行5-链降解,切除数千个核苷酸,导致3-单链DNA形成。……

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