维持DNA完整,对生命健康至关重要。若DNA断裂,后果不堪设想,可能引发癌症或加速老化。最近美国南加州大学(University of Southern California)找到出人意外的发现:一种掌管物质进出细胞核的蛋白Nup98,也是DNA修复的关键“调度员”。论文刊登于《Molecular Cell》期刊。
细胞与分子生物学家Irene Chiolo博士与Chiara Merigliano博士领军,发现Nup98能在细胞核内形成类似液滴的“凝聚体”(condensates),包裹受损DNA,巧妙调控修复流程,不仅有助消除基因错误,还可能有改写癌症治疗与延缓老化的潜力。
DNA并非平均分布细胞核,有些区域像宽敞的图书馆,开放且易检索;有些称作“异染色质”区域则像封闭仓库,书籍紧密堆栈。异染色质通常由大量重复DNA串行构成,导致此区域DNA断裂时,细胞可能无法辨认原本顺序,造成修复错误引发基因突变或染色体重组。
Chiolo博士长期研究异染色质DNA损伤修复机制,这次发现让她眼睛为之一亮,Nup98竟会主动参与复杂的修复。
Nup98不只是核膜蛋白,还是受损DNA的“保镳”已知Nup98为核孔复合体(nuclear pore complex)成员,负责管控分子进出细胞核。研究显示,它在DNA断裂时,会在受损部位附近形成微小凝聚体,暂时包覆受损DNA,将之从拥挤异染色质区“抬出来”,送往细胞核内“DNA修复工厂”。
Nup98就像身手敏捷的保镳,破坏现场即刻搭起临时护盾,将损伤DNA小心运送至修复中心,避免原地遭更多破坏或错误修复。
Nup98不仅能“搬运”DNA,还会管理时间。DNA修复时若有蛋白质过早介入,可能会产生致命错误。Nup98形成的凝聚体能暂时将这些蛋白排除,直到上一步骤完成,再让下一步骤蛋白“进场”。这种精密协调机制,对维持基因体稳定性至关重要,更有助防止癌变与老化。
虽然这次研究使用果蝇细胞,但DNA修复机制果蝇与人类有许多相似处,人类细胞可能也有类似修复系统。急性骨髓性白血病(Acute Myeloid Leukemia)病患,Nup98突变十分常见,且与病情恶化有关,也许将来可设计Nup98突变标靶治疗,使癌细胞失去DNA修复能力而死亡。
预期未来,Chiolo与Merigliano博士相信,这发现的潜力不仅癌症,基因突变也与老化、神经退化疾病息息相关,若能开发出模仿Nup98凝聚体功能的药物,还有机会增强细胞DNA修复力,延缓老化或预防癌症发生。
(首图来源:Yekaterina Kadyshevskaya/ 南加大)