PNAS：发现细胞修复新机制

　　

这一研究为癌症治疗提供了新的靶位。

 

细胞有丝分裂复制是一个复杂的过程，多种复杂的酶和其他混合物在这一过程中起作用。另外，在细胞复制过程中有一种“质量控制蛋白”（生物通译checkpoint）起重要作用，一旦细胞里的染色体上的遗传信息错误，或是某些基因缺失，质量控制蛋白就会阻断细胞复制，防止错误信息传递给子代细胞。但是，科学家们对这一控制机制了解甚少，他们最关注的是质量控制蛋白阻断细胞复制和DNA复制的机制。质量控制蛋白对细胞质量进行监控的过程中有多种反应模式。

 

Curt Wittenberg教授说，如果细胞复制周期中止，那就证明细胞出现异常，质量控制蛋白阻止错误信息被复制传递。如果，错误信息没有被修复，那么质量控制蛋白就会杀死子代错误细胞，假如错误信息被修复，细胞又开始进入复制周期中。Curt Wittenberg是美国斯克利普斯研究院分子生物与细胞生物专业教授。

 

细胞复制过程中的质量控制机制引起科学家的浓厚兴趣，不仅仅因为质量控制机制是生物届的基础理论，也是DNA复制质量控制的关键，DNA异常复制常常是癌症产生的直接原因。

 

Wittenberg的研究小组联合斯克利普斯研究院Paul Russell教授和ohn Yates教授在酵母细胞里筛选质量控制蛋白，最近他们发现鉴一种新的蛋白，命名为Nrm1蛋白，据推测，Nrm1蛋白可能在酵母细胞复制G1期起关键作用，细胞在G1期里主要准备复制DNA，到S期DNA开始复制。相关的文章发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》在线版上。

 

研究发现，在细胞复制的某些特殊时刻里，有一群基因的功能被开启，另外的一些基因功能被关闭，在这瞬间表达多种酶和复合物，这些酶和复合物是促进细胞复制进入下一阶段的活性物质，一旦健康的细胞满足各种条件，这些酶和复合物就督促细胞进入下一个复制阶段。

 

但是，假如DNA复制S期里DNA出现异常，细胞复制的整个过程被暂停。

 

Wittenberg说，假如在细胞复制过程里，复制酶被破坏失去活性，或者复制DNA的前体物质不够，以及在其他的不利情况下，质量控制蛋白都会被激活。一旦质量控制蛋白被激活，就会采取两种措施应对。其中一个措施是，阻止细胞继续复制，另一个措施是准备修复受损的细胞。

 

Wittenberg和他的同事发现，在正常细胞分裂期间，Nrm1与DNA结合，抑制G1期里各种基因的表达活性，阻止细胞进入复制S期。研究小组现在发现，一旦险情被排除，细胞被修复，各种基因的表达活性恢复正常。

 

现在，研究者们在实验室里可以控制Nrm1蛋白活性阻断酵母细胞复制。他们的实验证实，人工诱导细胞压力，Nrm1的活性会被一些控制酶改变，结果导致Nrm1失去与G1基因结合的能力。这就导致G1基因在细胞S期开始表达。G1基因表达一些复制酶和修复酶，重新启动G1基因活性就使细胞重新开始复制，DNA重新复制。

 

众所周之，癌症的发生很多情况下与细胞的复制有关，细胞复制出现异常可能导致多种癌症，因此现在众多的制药公司设计药物的靶位都集中在质量控制机制上，以质量控制为靶位让细胞对化学药物更敏感，促进细胞修复受损的DNA，防止正常细胞复制停滞或是正常细胞死亡。由于酵母细胞里的诸多机制与人类细胞的很相似。因此，Wittenberg和他的同事对Nrm1蛋白寄予厚望，如果Nrm1的活性被确认，就可能为癌症治疗带来新希望。

 

原文摘要：DNA replication checkpoint promotes G1-S transcription by inactivating the MBF repressor Nrm1。

（生物通 张欢）