紫外线辐射如何触发细胞救援任务

众所周知，来自太阳的紫外线（UV）辐射会导致DNA损伤，从而导致皮肤癌等疾病。但是我们的细胞是如何修复这种损伤来保护我们的呢？来自萨班齐大学（Sabanci University）的研究人员Veysel O?ulcan Kaya和ogn Adebali发现了一个有趣的答案：当DNA被紫外线损伤时，我们的细胞在3D空间中重组它们的遗传物质，以优先修复，这可能被称为“细胞救援任务”。

　　

紫外线辐射触发细胞的“救援任务”

太阳的紫外线辐射是导致DNA损伤的已知原因，可能会引发皮肤癌等疾病。但我们的细胞是如何修复这种损伤以保护我们的呢？来自萨班奇大学的研究人员Veysel Oulcan Kaya和Oün Adebali发现了一个令人惊叹的答案：当DNA被紫外线损伤时，我们的细胞会在三维空间中重新组织遗传物质，优先进行修复，这可以被称为一种“细胞救援任务”。

DNA修复的新视角

DNA是生命的蓝图，它不仅仅是遗传指令的长链，而是被精心折叠和打包在细胞内。这种折叠并非随机，而是细胞复杂系统的一部分，允许细胞在需要时访问DNA的特定部分，例如在修复过程中。

当紫外线辐射来袭时，它会形成损伤——微小的伤口——这些伤口可能会阻断细胞的基本功能。但这些损伤并非孤立发生。整个细胞DNA的结构会发生调整，帮助专门的修复团队更有效地到达受损点。

“DNA不仅仅是一个静态的代码。它是动态的，并且反应非常灵敏。”负责这项研究的首席研究员O?ün Adebali说，“DNA的组织方式有助于细胞迅速修复损伤。”

为修复而重新排列DNA

想象一下，你的基因组就像一个图书馆，书籍（基因）被存放在书架（DNA区域）上。当紫外线损伤发生时，图书馆的书架会重新排列，将受损的书籍更靠近修复工具。这种移动使得修复过程更快、更高效。

为了揭示DNA重新组织的模式，研究人员使用了一种尖端的深度学习框架。通过分析大量的基因组数据，这种方法帮助他们检测到DNA区域在紫外线损伤后相互作用的微妙变化。这一先进方法不仅揭示了损伤发生的位置，还揭示了基因组如何重塑自身以优先进行修复。

研究人员发现，基因组中特别活跃且易于访问的区域被优先修复。这些区域就像图书馆中的高流量区域，确保最重要的书籍首先得到修复。这有助于细胞在紫外线暴露等压力条件下维持基本功能。

DNA损伤反应：不仅仅是修复

除了修复受损的DNA外，研究人员还发现紫外线辐射会触发基因活性的变化。一些基因，特别是那些协调细胞防御的基因，变得更加活跃。这些基因产生帮助细胞生存和恢复的蛋白质。

例如，像JUN和FOS这样的基因是细胞紧急响应系统的一部分，在紫外线暴露后会迅速被激活。这些基因有助于控制炎症并保护细胞免于死亡。

“最令人惊叹的是见证了三维基因组、转录和DNA修复之间的复杂协调。”该研究的主要作者Veysel O?ulcan Kaya说，“最让我们惊讶的是DNA损伤反应发生的速度——在紫外线暴露后仅12分钟内。更令人惊讶的是，我们在最初的30分钟内就观察到了恢复的早期迹象。”

为什么这很重要

这项研究为细胞如何维持遗传完整性提供了新的见解。通过绘制DNA如何移动以及在修复过程中某些基因如何被激活的地图，该研究揭示了为什么有些人可能比其他人更能抵抗紫外线相关疾病。

该团队希望这些发现能够激发预防和治疗皮肤癌等疾病的新策略。了解DNA重新组织的“规则”可以帮助科学家设计更好的药物或疗法，以增强身体的自然修复过程。

接下来的研究方向

研究人员已经在计划研究其他环境危害，如污染物或致癌物，如何影响DNA的组织和修复机制。他们还打算改进他们的方法，以更清晰地了解DNA修复的工作原理。

“这项研究只是一个开始。”Adebali说，“我们的发现为探索细胞如何保护自己免受各种压力（不仅仅是紫外线损伤）打开了大门。”

该研究由Tübitak资助，突出了我们的细胞在保护生命蓝图方面的惊人适应性。这是一个关于韧性、精确性和维持我们生命的惊人机制的故事，即使面对日常挑战如阳光。

该研究于2025年2月5日发表在《自然·通讯》上，详细展示了DNA对紫外线诱导损伤及其修复机制的动态响应。