諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)7日宣布，三位科學(xué)家因在DNA修復(fù)機(jī)制方面的研究，獲得2015年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這三位科學(xué)家分別是：來(lái)自瑞典的托馬斯·林達(dá)爾，來(lái)自美國(guó)的保羅·莫德里克，以及擁有土耳其和美國(guó)雙重國(guó)籍的阿奇茲·桑賈爾。三人將均分800萬(wàn)瑞典克朗(約合人民幣633萬(wàn)元)的諾獎(jiǎng)獎(jiǎng)金。
諾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)發(fā)表的聲明說(shuō)，三位科學(xué)家的研究成果在分子水平上描繪細(xì)胞如何修復(fù)基因并維護(hù)遺傳信息，為科學(xué)界提供了關(guān)于活細(xì)胞功能的基本知識(shí)，其中的一些發(fā)現(xiàn)可被運(yùn)用到抗癌新療法研發(fā)方面。
奇妙的DNA分子鏈
數(shù)十億次分裂后長(zhǎng)度可往返地日250次
我們復(fù)雜的人體系統(tǒng)，來(lái)自精子與卵子各23條染色體的結(jié)合，這是一個(gè)正常人類(lèi)遺傳物質(zhì)的原始基礎(chǔ)。你的身份在精子和卵子相互結(jié)合的那一刻便已經(jīng)被定義了。這些最初的信息共同組成了你的原始染色體版本，也就是你的遺傳信息。所有構(gòu)建你所需要的信息都被包含在了其中。如果將你的第一個(gè)細(xì)胞中的DNA分子鏈抽取出來(lái)并拉直，它的長(zhǎng)度將達(dá)到兩米。
隨著受精卵開(kāi)始分裂，DNA分子也會(huì)被復(fù)制，分裂出來(lái)的新細(xì)胞將包含有與原始細(xì)胞完全一致的遺傳信息。在那之后，分裂繼續(xù)進(jìn)行：兩個(gè)變四個(gè)，四個(gè)變八個(gè)……一個(gè)星期后，DNA的總長(zhǎng)度可接近300米。在經(jīng)過(guò)數(shù)十億次細(xì)胞分裂后，如果將人體內(nèi)的DNA分子鏈條取出來(lái)拉直，其長(zhǎng)度可以從地球抵達(dá)太陽(yáng)再回到地球，來(lái)回大約250次。
DNA為何能精確被復(fù)制?
復(fù)雜的基因修復(fù)機(jī)制
人體每天都在進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)次細(xì)胞分裂，當(dāng)基因被復(fù)制時(shí)可能出現(xiàn)缺陷。此外，人類(lèi)基因每天因紫外線(xiàn)輻射、受自由基和致癌物影響而受損。盡管如此，人類(lèi)的遺傳物質(zhì)卻沒(méi)有解體，無(wú)論你的遺傳物質(zhì)如何復(fù)制，最新的副本都接近最初受精卵中的原始版本。從化學(xué)的角度看，這是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗械幕瘜W(xué)過(guò)程都可能發(fā)生隨機(jī)誤差，但事實(shí)上我們的遺傳物質(zhì)確實(shí)做到了這一點(diǎn)。
我們的DNA之所以有著如此精確的復(fù)制精度，是因?yàn)橐粋€(gè)能監(jiān)控并修復(fù)基因的分子系統(tǒng)在發(fā)揮作用：一群監(jiān)視復(fù)制過(guò)程的蛋白質(zhì)不斷校對(duì)基因組，在發(fā)生損害時(shí)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。今年的諾貝爾獎(jiǎng)得主就在分子水平上對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究，他們的工作解釋了活細(xì)胞的遺傳物質(zhì)傳遞功能，為幾種遺傳病提供了研究方向。
三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么?
DNA修復(fù)失誤或致癌變
上世紀(jì)70年代，科學(xué)界曾認(rèn)為基因是非常穩(wěn)定的分子，但林達(dá)爾推斷若基因果真如此穩(wěn)定，則基因的自然衰變速度就不足以支撐地球生命的發(fā)展。從這一觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，林達(dá)爾最終發(fā)現(xiàn)了能不斷抵消基因衰變的“堿基切除修復(fù)”這一分子機(jī)理。林達(dá)爾在瑞典的實(shí)驗(yàn)證明，DNA存在比較緩慢的衰減現(xiàn)象，每一天都有潛在的破壞性傷害出現(xiàn)，因此林達(dá)爾提出DNA必須有分子修復(fù)能力，將這些缺陷自我修復(fù)。DNA遺傳序列中有腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶四種堿基，胞嘧啶容易失去氨基，因此可導(dǎo)致遺傳信息改變，而當(dāng)氨基消失后，遺傳信息配對(duì)開(kāi)始出現(xiàn)問(wèn)題，如果這個(gè)缺陷繼續(xù)存在，那么突變就會(huì)發(fā)生，并影響到下一次DNA復(fù)制。1974年，他有了新的發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞可進(jìn)行堿基切除修復(fù)術(shù)。1996年，他設(shè)法在體外進(jìn)行此類(lèi)修復(fù)。
在林達(dá)爾之后，桑賈爾發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特別的現(xiàn)象：細(xì)菌在致命劑量的紫外輻射照射下，可以自我修復(fù)。上世紀(jì)80年代，他通過(guò)研究繪制出核苷酸切除修復(fù)機(jī)制，揭示細(xì)胞如何運(yùn)用這一機(jī)制來(lái)修復(fù)紫外線(xiàn)對(duì)基因造成的損害。
莫德里克的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞分裂的過(guò)程中，細(xì)胞如何糾正基因復(fù)制時(shí)的偶發(fā)錯(cuò)誤。上世紀(jì)80年代末，他發(fā)現(xiàn)分子修復(fù)機(jī)制在體外已經(jīng)能夠重建，而且細(xì)胞修復(fù)機(jī)制有多種模式。
三位科學(xué)家的研究顯示，每天我們的DNA都會(huì)受到一些損壞，比如紫外線(xiàn)、香煙或其他有毒物質(zhì)，每個(gè)細(xì)胞分裂時(shí)都會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)配問(wèn)題，但我們的基因組仍然會(huì)修正它們，而如果細(xì)胞修復(fù)機(jī)制出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么癌癥就有可能發(fā)生，因此研究人員試圖利用這個(gè)特點(diǎn)研發(fā)新的抗癌癥藥物。
由于自身缺陷或外界環(huán)境影響都會(huì)造成基因復(fù)制發(fā)生錯(cuò)誤，若是DNA修復(fù)失誤則可能會(huì)導(dǎo)致癌變，故儲(chǔ)存原始的基因就具有重要意義。隨著未來(lái)基因醫(yī)學(xué)研究的不斷深入，一份最原始的基因保存品的價(jià)值也將不斷提升和充分體現(xiàn)。
主動(dòng)健康 備份生命
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