新發(fā)現(xiàn)一種促進(jìn)DNA修復(fù)的遠(yuǎn)古酶：PrimPol

西班牙的科學(xué)家們?cè)?1月17日的Nature Structural and Molecular Biology雜志上發(fā)表的一項(xiàng)延續(xù)性研究稱，他們發(fā)現(xiàn)了一種新的人體內(nèi)的酶——PrimPol蛋白——能夠在DNA拷貝過程中識(shí)別DNA損傷，促進(jìn)它們修復(fù)，因此能避免對(duì)細(xì)胞進(jìn)而對(duì)有機(jī)體造成的不可逆的致病損傷。

每天，人體都會(huì)產(chǎn)生新的細(xì)胞對(duì)組織進(jìn)行更新和修復(fù)受損的細(xì)胞。每當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，細(xì)胞都會(huì)制造它們DNA的拷貝，將這些拷貝傳遞給產(chǎn)生的子細(xì)胞。這個(gè)DNA拷貝過程——也稱為復(fù)制（Replication），非常的微妙，因?yàn)樗茉贒NA上形成與惡性轉(zhuǎn)化或衰老相關(guān)的嚴(yán)重變異。
 

由西班牙國(guó)家癌癥研究中心（CNIO）DNA復(fù)制組織的負(fù)責(zé)人Juan Méndez帶領(lǐng)的研究人員和塞韋羅奧喬亞分子生物學(xué)中心的Luis Blanco，發(fā)現(xiàn)一種新的人體酶——PrimPol蛋白——能夠在DNA拷貝過程中識(shí)別DNA損傷，促進(jìn)它們修復(fù)，因此能避免對(duì)細(xì)胞進(jìn)而有機(jī)體造成的不可逆和致病的損傷。
 

這項(xiàng)研究發(fā)表在11月17日的Nature Structural and Molecular Biology雜志上。這項(xiàng)研究是同一作者發(fā)表在Molecular Cell雜志上的一項(xiàng)前期研究“PrimPol, an Archaic Primase/Polymerase Operating in Human Cell. Molecular Cell, 24 October 2013”的一個(gè)延續(xù)，在那項(xiàng)研究中，他們描述了PrimPol酶的存在和生化特性。
 

細(xì)胞核上的DNA是基因的載體，是指導(dǎo)細(xì)胞如何工作的說明書。Méndez說：“除了在復(fù)制過程中之外，DNA結(jié)構(gòu)非常的穩(wěn)定，DNA復(fù)制過程在人體細(xì)胞中通常需要大約8個(gè)小時(shí)。在這個(gè)過程中，DNA變的更脆弱，能夠被打斷。”因此，這8個(gè)小時(shí)對(duì)細(xì)胞來說非常關(guān)鍵：細(xì)胞必須確保拷貝DNA的保真度，如果出錯(cuò)或者DNA被損壞，細(xì)胞必須盡可能地修復(fù)它們。
 

避免衰竭
DNA聚合酶是負(fù)責(zé)合成新DNA的酶。Méndez說：“當(dāng)一個(gè)DNA聚合酶在DNA中發(fā)現(xiàn)一個(gè)障礙時(shí)（例如，由太陽(yáng)紫外輻射引起的一個(gè)化學(xué)改變），拷貝就會(huì)被中斷，過程停止，直至這個(gè)錯(cuò)誤被修復(fù)為止。這個(gè)中斷能引起DNA的打斷，一些染色體上的片段易位到另一些染色體上，甚至引起細(xì)胞死亡或者惡性轉(zhuǎn)化。”

由CNIO和CSIC開展的這項(xiàng)研究表明，當(dāng)出現(xiàn)損傷時(shí)，PrimPol酶能夠阻止拷貝過程的中斷：它識(shí)別病變，跳過它們，當(dāng)拷貝完成時(shí)它們被修復(fù)。

按照進(jìn)化論原則，PrimPol是一種非常古老的酶，類似的蛋白已經(jīng)在古細(xì)菌——居住在地球上的*生命形態(tài)之一——中被發(fā)現(xiàn)。Méndez說，“數(shù)百萬(wàn)年前，生存環(huán)境更惡劣（高鹽、溫度等等），因此，PrimPol很可能已經(jīng)適應(yīng)了在這些引起損傷的環(huán)境條件下合成DNA”，他補(bǔ)充道，“作為交換，這些原始的DNA聚合酶，與更進(jìn)化的復(fù)制系統(tǒng)相比，度更低，能引起突變。”

科學(xué)家們預(yù)料，這個(gè)突變的增加可能在基因組的進(jìn)化中發(fā)揮重要作用，同樣也對(duì)細(xì)胞衰老和癌癥發(fā)展有影響。研究者已經(jīng)在人類中鑒定和描述了這種新蛋白，他們已經(jīng)在研究這個(gè)蛋白在疾病發(fā)展中的作用。

來源：生物通