NIH:氧化作用通过DNA聚合酶导致了人类疾病 谈医论药
作者:转化医学 来源:药智网 时间:2014-11-27 评论: 0 阅读: 888 A+ A-
导读

通过使用一种新的成像技术,卫生研究院的研究人员发现,构建DNA的分子机制可以将分子插入到DNA链中,而这些位置由于暴露在环境中,已经受到了损害。这些分子的损害会触发细胞死亡,从而导致一些人类疾病。

通过使用一种新的成像技术,卫生研究院的研究人员发现,构建DNA的分子机制可以将分子插入到DNA链中,而这些位置由于暴露在环境中,已经受到了损害。这些分子的损害会触发细胞死亡,从而导致一些人类疾病。这项研究工作近日在《science》上在线发表,其提供了一种可以用于解释DNA损害为何会导致癌症,糖尿病,高血压,心血管疾病和肺部疾病,以及阿尔茨海默氏病的理论。


    环境健康科学研究所(NIEHS)的研究人员使用定时结晶的方法来确定DNA聚合酶将特定的核苷酸结合到损害的DNA链上的时间,聚合酶是负责装配DNA核苷酸的一种酶。时间推移晶体是一种技术,可以用来在细胞中发生生化反应时生成图像。


    团队中NIEHS高级研究员Samuel Wilson博士解释道,由氧化应激或者游离氧分子引起的损害是对应于相应的环境的,如紫外线照射,饮食,和油漆,塑料和其他消费品中的氧化物。他说,科学家怀疑,DNA聚合酶通过携带有额外的氧原子的核苷酸破坏了插入的核苷酸分子序列。


    “当这些氧化的核苷酸取代了DNA链中的核苷酸,其就不能正常的与相对的核苷酸配对,这就会在DNA中产生缝隙,” Wilson说。“在这篇文章之前,没人真正见过聚合酶是怎样做到这一点的,或者其是如何影响下游的。”


    Wilson和他的同事们通过DNA,聚合酶和氧化核苷酸形成的晶体复合物实时的看到了这个过程,并通过时间推移晶体的方法在不同时间点捕获了这些晶体。该方法不仅揭示了核苷酸插入的阶段,还指示了新的DNA停止和DNA修复机制。DNA中的裂缝会进一步阻止DNA修复和复制,也会造成双链断裂。


    “损坏的核苷酸位点类似于缺失木板的火车轨道,” Wilson说。“当发动机运行是,列车会在铁轨上跳跃,导致列车上的车厢相互碰撞。”


    大量的连环撞击和双链断裂对于细胞是有致死作用的,并且这会称为疾病发展的跳跃点。然而,对于试图破坏癌细胞的研究人员,这又会是一个好消息。


    “癌细胞的一个特点是,他们往往比正常细胞有更多的氧化应激,” Wilson课题组的博士后,论文的主要研究者Bret Freudenthal博士这样说。“癌细胞通过使用一种酶来解决这个问题,这种酶能够移除氧化核苷酸,不然的话,氧化核苷酸会被DNA聚合酶插入到基因组中。其他组的研究人员进行研究,如果抑制这种酶,我们可以优先杀死癌细胞。”


    Wilson和Freudenthal强调,在核苷酸池中,氧化核苷酸的量通常是受到严格控制的,但是如果他们积累并且开始多于完好无损的核苷酸,DNA聚合酶将会更多的将他们添加到DNA链中。已知的抗氧化剂,能够抑制氧化的分子等可以减少氧化核苷酸的水平,这可以帮助人们预防某些疾病。

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