如何修复DNA断裂

来自达姆施塔特工业大学生物系的一组研究人员发现修复DNA损伤的过程远比先前假设的复杂。双螺旋中断的末端不仅仅是连接在一起，它们首先在精心编排的过程中被改变，以便可以恢复原始的遗传信息。结果现已发表在研究期刊Molecular Cell上。

DNA是我们遗传信息的载体，它会受到持续的破坏。在最严重的损伤中，DNA双链断裂，双螺旋的两条链断裂并且螺旋被分成两部分。如果这样的断裂不能被细胞有效修复，重要的遗传信息就会丢失。这通常伴随着细胞的死亡，或导致永久性遗传变化和细胞转化。在进化过程中，已经开发出修复这种DNA损伤的方法，其中许多酶一起工作以最大可能的精确度恢复遗传信息。

就目前而言，有两种主要的修复DNA双链断裂的方法，它们在精确性和复杂性方面有很大差异。显然更简单的方法，即所谓的非同源末端连接，尽可能快地将断裂端连接在一起，而不特别重视精确恢复受​​损的遗传信息。另一方面，第二种修复方法，即同源重组，使用姐妹拷贝上存在的完全相同的信息来高精度地修复受损的DNA。然而，这种姐妹拷贝仅存在于分裂细胞中，因为遗传信息必须在细胞分裂之前复制。但是人体中的大多数细胞都没有经历分裂，因此将它们分配给显然更不准确的末端连接方法。

复杂修复DNA双链断裂

“这是我们的研究开始的地方，”TU教授MarkusLöbrich解释说，他和他的工作组以及英国苏塞克斯大学的同事已经致力于研究DNA双链断裂的修复工作多年。“我们发现很难理解重要的遗传信息在非同源末端连接修复过程中是如何丢失的。” 因此，研究小组在它们结合在一起之前检查了断裂时发生的酶促过程 - 结果令人惊讶。与以前的思想流派相反，中断结束并不是简单地连接在一起，而是由特定的酶改变，因此由于中断而丢失的信息可以借助于副本进行相同的修复。

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这些在断裂处的变化 - 在术语中称为“切除” - 高度让人联想到同源重组过程，其中姐妹拷贝充当精确修复的矩阵。只是在非分裂细胞中，没有DNA的姐妹拷贝，因此目前尚不清楚精确修复所必需的遗传信息的副本实际上可能来自何处。然而，新发现提供了明确的证据，即不分裂的细胞也使用遗传信息的拷贝进行修复DNA双链断裂。这一发现还允许在基因治疗程序中取得进展，当存在遗传性疾病的情况下，可遗传的遗传错误通过已引入的拷贝进行修复。