從有毒化學(xué)物質(zhì),，到太陽(yáng)紫外線,，甚至氧氣，它們都正在不停地?fù)p傷著DNA,。幸運(yùn)的是,，所有生物都有一個(gè)細(xì)胞內(nèi)防御機(jī)制，它每天成無數(shù)次地巡查DNA,、搜尋錯(cuò)誤并修復(fù)錯(cuò)誤,。
哈佛和科學(xué)家利用X-射線衍射晶體分析法制作了細(xì)菌內(nèi)檢測(cè)基因組受損部分的蛋白機(jī)器，并獲得了它修復(fù)DNA的圖像,。利用此圖像獲悉DNA修復(fù)過程如何運(yùn)作,。
正如2月5日版Nature Structural & Molecular Biology上報(bào)道的一樣，這個(gè)圖像證明了蛋白質(zhì)確實(shí)能改變形狀,。這種改變是一部分基因組"安檢"過程,，或是識(shí)別確定需要修復(fù)基因編碼區(qū)域的一種方法。
傳感器通過受試DNA或一個(gè)應(yīng)激測(cè)試來檢測(cè)需要修復(fù)的區(qū)域,。當(dāng)巡查時(shí),，傳感器的一種形式能與天然和受損DNA相互作用，但是只有正常的DNA能通過應(yīng)激測(cè)試,。傳感器反復(fù)進(jìn)行這些應(yīng)激測(cè)試,，通過測(cè)試的迅速被釋放。然而，一旦DNA的一個(gè)區(qū)域沒有通過安檢或應(yīng)激測(cè)試,，傳感器則被卡住,，然后向接管、修復(fù)DNA的其他生物化學(xué)過程發(fā)出信號(hào),。
傳感器的三維圖像真令人興奮,，因?yàn)檫@是單從生化上研究這些蛋白質(zhì)所觀察不到的結(jié)果。這是前所未有的,，在以前任何研究中都沒有出現(xiàn)過,。
DNA修復(fù)機(jī)器由兩組蛋白組成：UvrA和UvrB。雖然早期研究已指出,，蛋白可能被安裝成一個(gè)蝴蝶樣形狀的開關(guān)，Jeruzalmi最近指出,，它們排列成一個(gè)緊密的袖套樣結(jié)構(gòu),，就象DNA的搖籃。
當(dāng)正常未受損DNA進(jìn)入這個(gè)結(jié)構(gòu)時(shí),，那個(gè)溝槽與DNA正好合適,，而當(dāng)受損DNA進(jìn)入時(shí)，它被不同程度地嚴(yán)重扭曲,，于是受損DNA不能適配這種新結(jié)構(gòu),。
我們認(rèn)為，開的狀態(tài)是一種傳感器,，因?yàn)樗茏x取DNA的所有形式,，無論是受損的還是天然的。當(dāng)?shù)鞍赘淖冃螤顣r(shí),，關(guān)的狀態(tài)只能適配天然的DNA,，因此，當(dāng)它碰到損傷時(shí),，即停止,，這就是修復(fù)信號(hào)。
現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是：細(xì)菌相對(duì)簡(jiǎn)單的DNA修復(fù)系統(tǒng)是否能被套用到更高級(jí)生物,，甚至是具有類似但復(fù)雜得多蛋白系統(tǒng)的人類上,？理解這個(gè)系統(tǒng)可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間，但相信這項(xiàng)工作將成為了解DNA修復(fù)系統(tǒng)在所有生物中如何運(yùn)行的基礎(chǔ),。（生物谷bioon.com）
doi:10.1038/nsmb.2240
PMC:
PMID:
Structure and mechanism of the UvrA-UvrB DNA damage sensor
Danaya Pakotiprapha, Martin Samuels, Koning Shen, Johnny H Hu & David Jeruzalmi
Nucleotide excision repair (NER) is used by all organisms to eliminate DNA lesions. We determined the structure of the Geobacillus stearothermophilusUvrA-UvrB complex, the damage-sensor in bacterial NER and a new structure of UvrA. We observe that the DNA binding surface of UvrA, previously found in an open shape that binds damaged DNA, also exists in a closed groove shape compatible with native DNA only. The sensor contains two UvrB molecules that flank the UvrA dimer along the predicted path for DNA, ~80 ? from the lesion. We show that the conserved signature domain II of UvrA mediates a nexus of contacts among UvrA, UvrB and DNA. Further, in our new structure ofUvrA, this domain adopts an altered conformation while an adjacent nucleotide binding site is vacant. Our findings raise unanticipated questions about NER and also suggest a revised picture of its early stages.
