10月7日,瑞典皇家科學院宣布了2015年諾貝爾化學獎獲獎者名單及成就,獲獎的3位科學家分別是托馬斯·林達爾、保羅·莫德里克、阿齊茲·桑賈爾,理由是:他們在DNA(基因)修復機理研究方面作出了“決定性貢獻”,其中的一些發現可被運用到抗癌新療法和人體衰老研發方面。
評委會指出,人類DNA每天因紫外線輻射、受自由基和致癌物影響而受損;即使沒有這些外部“攻擊”,基因分子內部也不穩定,一個基因組每天都能發生數以千計的自然變化;此外,人體每天都在進行數百萬次細胞分裂,當基因被復制時可能出現缺陷。盡管如此,人類的遺傳物質卻沒有解體,這是因為一個能監控并修復DNA的分子系統在發揮作用。3位科學家的發現就揭示了DNA修復的一些奧秘。
阿齊茲·桑賈爾出生在土耳其,同時擁有美國和土耳其國籍,69歲,北卡羅來納大學醫學院教授。
基因修復機制 給癌癥患者帶來新希望
眾所周知,人類幾乎每個細胞都含有DNA,它們編碼了人類全部的遺傳信息,引導生物發育和生命機能運作。
如果人類的DNA出現問題,將會誘發癌癥和其他嚴重疾病。如致著色性干皮病,受這種疾病折磨的人對紫外線極為敏感,在陽光下暴露后會發展為皮膚癌;還可能增加患遺傳性結腸癌的風險等等。
而如果人類能夠掌握相應的DNA修復原理和機制,不僅能夠預防這些問題的發生,還能及時糾正(治療),如找到突變細胞(癌細胞)的弱點,采取針對措施,減緩或完全阻止它的生長。如2014年美國新上市用于卵巢癌的奧拉帕尼,就是基于此原理的新型抗癌藥物。另外,DNA的衰變速度與人類生命的衰亡進程并不一致,這或許也是研究人類衰老過程的一個方向。
林達爾等3位科學家分別發現了3種DNA修復的機制,也因此獲得了諾貝爾化學獎。當然,還有更多的修復機制正在等待人們的發現。
已發現的3種DNA修復機制
托馬斯·林達爾:“堿基切除修復”機制
科學界曾認為DNA的分子結構非常穩定,直到上世紀70年代,托馬斯·林達爾的研究才打破這一設想。1974年,他成功發現有一種細菌酶能去除DNA里受損的胞嘧啶。之后,他發現了人體內的“堿基切除修復”機制,并成功地在試管中重現人體內的DNA修復機制。
阿齊茲·桑賈爾:查明細胞如何修復紫外線損傷
阿齊茲·桑賈爾闡明了多數細胞用于修復紫外線傷害的機制——“核苷酸切除修復”。
紫外線輻照會讓DNA分子中的兩個胸腺嘧啶(T)錯誤地連接在一起。而有幾種酶則可以分工合作,完成DNA的修復:外切酶會找到損傷位點,切開DNA鏈,然后移除損傷的堿基;DNA聚合酶填充上一步留下的空位;DNA連接酶封閉DNA鏈上的切口。
保羅·莫德里克:解釋“DNA錯配修復”
保羅·莫德里克檢驗了一系列作用于DNA的酶:DNA連接酶,DNA聚合酶,限制性內切酶等。最終成功解釋了“DNA錯配修復”,他演示了在細胞分裂時的DNA復制過程中,細胞是如何修復錯誤的。錯配修復這種機制,可以將DNA復制期間的錯誤率減少一千倍。