细胞每次分裂时,其DNA都会复制,因此两个子细胞具有与其亲代细胞相同的遗传物质。这意味着体内每天会发生数百万次生化奇迹:DNA分子的复制。这是一项由特定蛋白质执行的高精度工作,包括防止可能导致癌症等疾病的潜在错误的系统。

新发现的蛋白质可防止DNA三倍体

由胡安·门德斯(JuanMéndez)领导的西班牙国家癌症研究中心(CNIO)DNA复制小组的研究人员刚刚发现了其中一种抗失败系统。它基于一种蛋白质,可确保DNA只复制一次(这是应该的),而不是两次或更多次。

该作品发表在EMBO杂志上。

当DNA的某个区域过度复制时,分子中就会产生断裂,癌症相关基因过度表达的可能性就会增加(如果它位于过度复制的区域);它对细胞功能的负面影响会更大,并且可能是癌症的开始。

因此,避免过度复制“可以防止DNA损伤并减少癌基因被扩增的机会”,Méndez说。

无错误地复制30亿个零件的序列

DNA分子具有双螺旋结构。为了进行复制,螺旋的两条链首先被分离,每一条都作为复制机器的模板来构建两个新的双螺旋。完成该过程需要几个小时。在再生非常频繁的组织中,例如皮肤或肠道,细胞几乎连续地复制(并复制DNA)。

这不是一个简单的过程。人类DNA分子有30亿个化学片段,即碱基——著名的字母A、T、C、G。这些字母的排列顺序构成了遗传信息,即告诉细胞做这个或那个的指令任何特定时刻的蛋白质。

如果说明错误——例如,如果存在突变——就会发生疾病。因此,DNA复制对于生物体来说是一个关键过程,生物体已经开发出多种分子机制来避免错误。CNIO研究人员现在发现的一种蛋白涉及RAD51蛋白。在这种情况下,它的使命是防止已经复制过一次的DNA片段再次被复制。

同时在数千个地方开始复制

DNA复制同时在数千个位点开始,这在技术术语中被称为起源。负责复制的蛋白质将自身附着在这些起源上并开始工作,就像微型机器一样。

控制过度复制的初始系统已经众所周知,它可以防止起源被多次激活。然而,如果第二次复制过程被错误启动,新发现的基于RAD51的防故障机制就会发挥作用。

CNIO的研究人员观察到RAD51暂时与新合成的DNA结合。如果复制过程无意中被重新激活,它在新DNA(现在充当复制模板)上的存在就会成为物理障碍,复制机器就无法继续前进。

重新复制的第二次刹车

该研究的第一作者SergioMuñoz说:“我们观察到RAD51作为DNA重新复制的第二个刹车。”通过这种方式,“RAD51可以防止由重新激活的起源引起的基因组复制。”

作者在他们的研究中写道,“DNA重新复制可能会通过促进非整倍性(细胞中染色体数量不正确)和异质细胞群的形成(从而增强肿瘤细胞的适应性)来促进癌变。”

RAD51的保护作用在肿瘤前病变中可能特别重要,因为过度复制的风险增加。