易白

DNA是生命的遺傳物質，如果DNA不斷出錯，生命將會被各種疾病所困擾，生命也將難以延續(xù)下去。2015年諾貝爾化學獎的3位獲獎者讓我們不必過于擔心，因為生命是頑強的，細胞內自有一套修復DNA損傷的特殊法寶。這3位科學家分別是瑞典生物化學家托馬斯·林達爾、美國生物化學家家保羅·莫德里奇、擁有美國與土耳其雙重國籍的生物化學家阿齊茲·桑賈爾。

DNA其實很脆弱

30多年前，科學界曾認為DNA是非常穩(wěn)定的分子，在某個生物的一生中都不會發(fā)生變化。然而，科學家很快就發(fā)現(xiàn)，DNA其實很容易受傷。

就以我們人體而言，細胞內的DNA每天受紫外線輻射以及自由基和致癌物的影響而受損。即使沒有這些外部“攻擊”，基因分子內部也不穩(wěn)定，一個基因組每天都會發(fā)生數(shù)以千計次的自然變化。此外，人體每天都在進行數(shù)百萬次的細胞分裂，基因被復制時也有可能會出現(xiàn)缺陷。

受傷了，怎么辦

盡管如此，人類的基因并沒有因此而變成一堆亂碼，它們都還是乖乖地在人體內保持完整狀態(tài)。這是因為細胞內有一個負責監(jiān)控并修復DNA的“工程隊”，無時無刻不在發(fā)揮作用。

細胞內用來修復DNA的“工程隊”由不同的蛋白質組成，它們始終監(jiān)控著這些基因。一旦DNA出現(xiàn)損傷，它們就立即進行修復。但有時候，“工程隊”并不能完全消除DNA的損傷，只能使細胞忍受這種損傷而繼續(xù)生存。

細胞對受傷的DNA有很多種修復方法，3位獲獎科學家發(fā)現(xiàn)了其中3種不同的方法。

托馬斯·林達爾在實驗中把DNA單獨提取出來后，發(fā)現(xiàn)它根本沒有人們想的那么穩(wěn)定。此后，他又發(fā)現(xiàn)細胞里有一種蛋白質，專門尋找一種特定的堿基錯誤。找到錯誤后，就簡單粗暴地把它從DNA的鏈子上切掉，這種修復叫“堿基切除修復”。

我們都知道，DNA是雙鏈結構，它在復制的過程中會拆成兩條，各自作為模板形成新鏈條。但復制的過程中難免會出錯，導致兩邊的堿基對不上號，相當于給鎖配錯了鑰匙。細胞是如何處理這種DNA錯配的呢？莫德里奇發(fā)現(xiàn)，細胞會對DNA的鏈條進行標記，蛋白質可以憑借這個標記來判斷哪條是舊有的，哪條是新加的，從而知道該去修復誰，這種修復叫“錯配修復”。

桑賈爾對DNA的興趣是被一個特別的現(xiàn)象所激發(fā)的：細菌經致命的紫外線照射之后，如果再用可見藍光照射，它們突然就能死里逃生。隨后，他發(fā)現(xiàn)把DNA從紫外線傷害中解救出來的功臣是光解酶，這個過程被稱為“核苷酸切除修復”。

DNA修復意義重大

DNA修復的秘密，不僅讓人們更了解細胞的運作機制，還為了解一系列遺傳病的分子成因、癌癥和衰老的發(fā)生機制提供了知識。研究DNA修復是探索生命的一個重要方面，而且與軍事醫(yī)學、腫瘤學等密切相關。

有了DNA修復的相關知識，我們可以主動、有效地避免致癌物，如適時采取各種防曬措施。同時，還可以通過基因檢測篩查，診斷遺傳性腫瘤，早診斷早預防早治療。還可以通過產前檢查，阻斷基因缺陷傳給后代。