研究解读DNA损伤领域新进展

　　本文中，小编整理了多篇研究报道，共同解读科学家们在DNA损伤研究领域取得的新成果，分享给大家！

　　【1】Nature：重大进展！揭示修复酒精引起的DNA损伤的新机制

　　doi：10.1038/s41586-020-2059-5

　　在一项新的研究中，来自荷兰胡布勒支研究所和英国剑桥医学研究委员会分子生物学实验室的研究人员发现人体修复由酒精降解产物引起的DNA损伤的新机制。这一发现突显了饮酒与癌症之间的联系，相关研究结果近期发表在Nature期刊上。我们的DNA每天都是辐射或酒精等有毒物质造成的一连串损害的目标。在酒精代谢后，乙醛就会形成。乙醛会造成一种危险的DNA损伤---链间交联（interstrand crosslink， ICL），即将两条DNA链粘在一起。结果就是它阻碍了细胞分裂和蛋白产生。最终，ICL损伤的积累可能导致细胞死亡和癌症。

　　值得庆幸的是，我们体内的每个细胞都有一个可以修复这种类型的DNA损伤的工具包。抵御乙醛引起的ICL的第一道防线是ALDH2酶，这种酶在乙醛造成任何伤害之前将它分解掉。但是，并非所有人都从这种酶中受益---大约一半的亚洲人口和全球超过20亿人在编码该酶的基因中发生突变。鉴于他们不能分解乙醛，因此他们更容易患上与酒精有关的癌症。

　　【2】Nat Commun：DNA损伤修复与DNA转录的协同作用

　　doi：10.1038/s41467-019-13394-w

　　最近，来自挪威科学技术大学的Barbara van Loon博士等人在遗传信息修复方面有了新发现，该发现发表在最近的Nature Communications杂志上，研究者表示，阅读DNA的分子元件和纠正DNA错误的分子元件可以协同工作。

　　通过与转录机制的串联，修复酶既可以维持遗传信息的完整性，又可以影响这种信息的使用方式，相关研究结果为维持遗传信息提供了新的见解，可作为开发治疗癌症等疾病药物的基础。众所周知，在我们的生活中，我们有时会做出明智的选择，同时也会做出某些错误的选择：例如吃了太多不健康的食物，生活方式不好，可能生活在空气污染严重的城市，抽烟等等。

　　【3】Nature：揭示DNA损伤检测新机制---滑动辅助位点暴露

　　doi：10.1038/s41586-019-1259-3

　　紫外线会破坏皮肤细胞的DNA，这可能导致皮肤癌。但是这个过程被起着分子防晒剂作用的DNA修复机器抵消。然而，目前还不清楚修复蛋白如何作用于染色质中受到紧密包装的DNA，在染色质中，触及DNA损伤位点受到蛋白包装的限制。在一项新的研究中，通过使用低温电镜技术，来自瑞士弗雷德里希-米歇尔生物医学研究所（FMI）等研究机构的研究人员鉴定出一种新的机制，通过这种机制，修复蛋白检测并结合受损的在核小体中受到紧密包装的DNA，相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

　　紫外线（UV）会破坏DNA，产生较小的损伤（下称紫外线损伤）。这些紫外线损伤首先被一种称为UV-DDB的蛋白复合物检测：一旦这些损伤被鉴别出来，这种DNA修复机器的其余部分就会起作用。问题是当DNA被缠绕在所谓的核小体（染色质的基本单位）的组蛋白核心周围时，UV-DDB如何与DNA损伤部位结合？

　　【4】Nat Commun：研究发现睡觉的终极意义—修复神经元DNA损伤

　　doi：10.1038/s41467-019-08806-w

　　为什么动物要睡觉？为什么人类要浪费一天1/3的时间睡觉？睡觉是所有有神经系统的动物都必需的。尽管如此，科学家们对睡觉背后的核心细胞学功能和生物学机制却并不清楚，在系统发生的过程中也没有保守的分子标记物来定义睡眠细胞。而近日来自以色列巴伊兰大学的科学家们揭开了睡眠背后的秘密，他们发现睡觉可以增加染色体的运动，从而减少神经元中DNA损伤的堆积，相关研究成果发表在Nature Communications上。

　　研究人员对活的斑马鱼的单个细胞中的染色体标记物进行了实时成像，发现睡眠可以增加单个神经元的染色体动力学，但是对其他两种细胞没有影响。通过对睡眠、染色体动力学、神经元活动和DNA双链断裂（DSBs）的操纵，研究人员发现不睡觉的情况下染色体动力学很低，DSBs的数量会增加。反过来，睡眠会增加染色体的动力学，这对于减少DSBs的数量是至关重要的。

　　【5】Nat Cell Biol：鉴别出减缓并修复致癌DNA损伤的分子机制

　　doi：10.1038/s41556-019-0293-6

　　近日，一项刊登在国际杂志Nature Cell Biology上的研究报告中，来自哥本哈根大学等机构的科学家们通过研究鉴别出了一种保护细胞免于天然DNA错误的特殊机制，这种天然DNA错误会永久损伤机体的遗传代码，并诱发诸如癌症等多种疾病发生。研究者表示，这种机制能给给予细胞有机会停止突变细胞在体内的复制和分裂，相关研究结果或能帮助研究人员开发出抵御癌症等多种疾病的新型疗法。

　　为了限制遗传代码的有害改变所诱发的潜在疾病，机体中的细胞会依赖一种天然的防御机制，研究者揭示了特殊蛋白质如何吞没并保护受损的DNA，直至其损伤被修复，该过程依赖于细胞中的定时精确控制机制。研究者Jiri Lukas说道，人类细胞中的这种特殊机制能减缓分裂细胞中DNA损伤的扩散和传播。

　　图片来源：University of Cape Town

　　【6】Science：破解肠道细菌致癌物colibactin导致DNA损伤机制，有助揭示它与结直肠癌的关联性

　　doi：10.1126/science.aar7785

　　十多年来，科学家们一直致力于了解colibactin-一种由某些大肠杆菌菌株产生的化合物---与结直肠癌之间的关联，但是因不能够分离这种化合物而一直受阻。因此，美国哈佛大学化学与化学生物学教授Emily Balskus决定收拾这个烂摊子。在一项新的研究中，Balskus及其同事们试图通过准确地鉴定出colibactin如何与DNA发生反应产生DNA加合物来理解这种化合物如何导致癌症，相关研究结果发表在Science期刊上。

　　研究者表示，自2006年以来，人们就已知道某些肠道共生细菌---主要是大肠杆菌菌株---存在一组让它们能够合成导致DNA损伤的分子的基因。多年来，已有许多研究表明携带这种合成途径的细菌的丰度与人类癌症之间存在相关性，而且结肠炎相关结直肠癌的多种小鼠模型已证实了这组特定的基因能够影响肿瘤的进展和侵袭性。不幸的是，到目前为止，科学家们还没有找到分离通过这种途径产生的colibactin的方法，这就使得人们对它的作用机制一无所知。

　　【7】Mol Cell：研究者揭示DNA损伤的机制

　　doi：10.1016/j.molcel.2018.11.024

　　哥本哈根大学的研究人员在一项新的研究中描述了他们研究青蛙卵的提取物的结果：每次细胞分裂时也会引发DNA损伤的修复。从长远来看，新研究结果可用于开发更有效的癌症治疗方法。身体的DNA受到不断的损伤，因此修复过程是必要的。但究竟身体是如何做到的，还没有得到完全的认识。现在，哥本哈根大学的研究人员已经发现了细胞用于修复DNA损伤的一些途径。研究结果发表在科学杂志Molecular Cell上。

　　有害的DNA病变可能以多种方式发生，并且都可能是内部和外部因素的结果。研究人员研究的损伤类型称为DNA-蛋白质交联。这是一种很难研究的损伤类型。为此，研究人员从青蛙卵中制备了蛋白质提取物，概括了试管中病变的修复。这些提取物含有与人类细胞中相同的蛋白质，因此代表了研究这些病变的良好模型。

　　【8】Nat Genet：科学家揭示DNA损伤诱发癌症和遗传性疾病发生的分子机制

　　doi：10.1038/s41588-018-0285-7

　　近日，一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中，来自哈佛医学院等机构的科学家们通过研究揭示了DNA损伤影响突变发生的分子机制，研究者表示，我们对突变形成的贡献或许远远被低估了，很多遗传突变或许并不是由DNA的加倍错误所引起的，而是由脆弱分子所导致的损伤引起的。

　　不幸的是，对于研究那些并非暴露于紫外线、烟雾或其它外部诱变剂所诱发的正常细胞突变的原因，目前研究人员并未清楚地进行研究；一种最主流的观点认为，绝大多数突变是由于每次细胞分裂前DNA的不准确复制所造成的，而且这些假设也得到了癌症风险与细胞分类数量之间存在关联的结论所支持；另外一种观点则认为，每个精子在最终形成之前所经过的分裂次数与男性的年龄成正向相关性，比如18岁男性的精子在其成熟之前会经历大约100倍的翻倍，而50岁男性则会大约经历800倍的翻倍，DNA增加导致的数量错误就会诱发精子突变的积累。

　　【9】Nature：警惕！阳光造成的DNA损伤很难修复！

　　新闻阅读：Stay sun safe for your DNA

　　来自新南威尔士大学的癌症科学家们发现我们DNA的重要组成部分在阳光照射产生损伤后并不容易被修复还原。这项发现于近日发表在《Nature》上，将帮助研究人员明白突变为什么会富集在我们DNA中的某些部分。为了这项研究，Rebecca Poulos博士及其同事研究了超过1000个肿瘤样品中的DNA突变，以更深入地明白肿瘤如何形成及生长。

　　研究者表示，我们的基因对我们的细胞的功能非常重要，我们已经研究了我们DNA中调节细胞中的基因的表达量的部分；随后他们更深入的研究了DNA中的这些区域，结果发现它们在暴露于阳光下发生损伤后并不容易修复，我们还不知道这些突变中有多少会直接导致癌症。但是我们的研究强调了夏季防晒的重要性。

　　【10】Nat Commun：科学家成功绘制出与人类黑色素瘤发生相关DNA损伤图谱

　　doi：10.1038/s41467-018-05064-0

　　近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自华盛顿州立大学和乔治亚州立大学的科学家们通过联合研究绘制出了黑色素瘤复发性突变的关键环节图谱，黑色素瘤是一种人类最严重的皮肤癌。

　　这项研究中，研究者发现，通过名为ETS的特定转录因子进行的DNA结合作用或许会在暴露于紫外线（UV）的细胞中本身就处于突变状态，随着新型基因组图谱绘制技术的发展和应用，相关的研究发现或能帮助研究人员理解为何会在特殊基因的ETS结合位点处发生突变，而这被认为能够驱动人类黑色素瘤发生的开端。