科学家揭开了DNA修复之路的关键步骤

　　

来自东京城市大学的研究人员一直在研究同源重组的DNA修复，其中RecA蛋白通过将悬垂的单链末端结合到完整的双链中来修复双链DNA的断裂，并基于未损坏的序列修复断裂。他们发现，RecA可以在不解开双螺旋的情况下找到将单链放入双螺旋的位置。他们的发现为癌症研究指明了新的方向。

同源重组(Homologous recombination, HR)是包括动物、植物、真菌和细菌在内的所有生物普遍存在的生化过程。在我们的日常生活中，我们的DNA受到各种环境和内部压力的影响，其中一些压力会导致双螺旋结构中的两条链断裂。这可能是灾难性的，并导致迫在眉睫的细胞死亡。幸运的是，像人力资源这样的流程正在不断修复这种损害。

在HR过程中，螺旋断裂的两个暴露的末端中的一个脱落，露出一个暴露的单链末端;这就是所谓的切除。然后，一种被称为RecA的蛋白质(或类似物)与暴露的单链和附近的完整双链结合。接下来，蛋白质“搜索”相同的序列。当它找到合适的位置时，它会将单链重组成双螺旋结构，这一过程被称为链入侵。断裂的DNA链随后使用现有的DNA作为模板进行修复。HR能够精确修复双链断裂，以及交换遗传信息，使其成为生物多样性的关键组成部分。但是HR的确切生化图谱，包括当RecA同时携带单链和双链时会发生什么，目前还不清楚。

由东京都大学广田kouji Hirota教授领导的一个团队一直在研究像HR这样的DNA修复机制。在他们最近的工作中，他们试图测试两种相互竞争的模型，以了解人力资源发生时会发生什么。在一种情况下，RecA在“同源性搜索”期间解开双链的一部分，在那里它试图找到链入侵发生的正确位置。在第二种情况下，RecA绑定后没有unwind;只有当链侵入发生时，才会发生解卷。

该团队与东京都医学科学研究所的一个团队合作，采用了两种方法来解决这些问题。首先，他们使用了一种不能分离双链的RecA突变体，即不能解开双链，来观察这是否会影响DNA的修复。事实证明，这样做的效果微乎其微。在第二项研究中，他们试图测量在这个过程的不同阶段，链中产生了多少扭转。他们发现，他们能检测到的唯一由解绕引起的扭转发生在同源性搜索完成后，即当链入侵发生时。该团队第一次清楚地证明了第二个模型是正确的。

对同源重组的详细了解对于理解出错时会发生什么是至关重要的。例如，与乳腺癌相关的因子(BRCA1和BRCA2)也负责将单链DNA正确装载到RAD51(人类版本的RecA)上。这表明，HR问题可能是BRCA1或BRCA2遗传缺陷患者乳腺癌高发病率的基础。研究小组希望他们的发现能为癌症研究带来新的方向。

这项工作得到了JSPS KAKENHI资助号JP22K06335的支持。