10月7日,瑞典皇家科学院宣布了2015年诺贝尔化学奖获奖者名单及成就,获奖的3位科学家分别是托马斯·林达尔、保罗·莫德里克、阿齐兹·桑贾尔,理由是:他们在DNA(基因)修复机理研究方面作出了“决定性贡献”,其中的一些发现可被运用到抗癌新疗法和人体衰老研发方面。
评委会指出,人类DNA每天因紫外线辐射、受自由基和致癌物影响而受损;即使没有这些外部“攻击”,基因分子内部也不稳定,一个基因组每天都能发生数以千计的自然变化;此外,人体每天都在进行数百万次细胞分裂,当基因被复制时可能出现缺陷。尽管如此,人类的遗传物质却没有解体,这是因为一个能监控并修复DNA的分子系统在发挥作用。3位科学家的发现就揭示了DNA修复的一些奥秘。
阿齐兹·桑贾尔出生在土耳其,同时拥有美国和土耳其国籍,69岁,北卡罗来纳大学医学院教授。
基因修复机制 给癌症患者带来新希望
众所周知,人类几乎每个细胞都含有DNA,它们编码了人类全部的遗传信息,引导生物发育和生命机能运作。
如果人类的DNA出现问题,将会诱发癌症和其他严重疾病。如致着色性干皮病,受这种疾病折磨的人对紫外线极为敏感,在阳光下暴露后会发展为皮肤癌;还可能增加患遗传性结肠癌的风险等等。
而如果人类能够掌握相应的DNA修复原理和机制,不仅能够预防这些问题的发生,还能及时纠正(治疗),如找到突变细胞(癌细胞)的弱点,采取针对措施,减缓或完全阻止它的生长。如2014年美国新上市用于卵巢癌的奥拉帕尼,就是基于此原理的新型抗癌药物。另外,DNA的衰变速度与人类生命的衰亡进程并不一致,这或许也是研究人类衰老过程的一个方向。
林达尔等3位科学家分别发现了3种DNA修复的机制,也因此获得了诺贝尔化学奖。当然,还有更多的修复机制正在等待人们的发现。
已发现的3种DNA修复机制
托马斯·林达尔:“碱基切除修复”机制
科学界曾认为DNA的分子结构非常稳定,直到上世纪70年代,托马斯·林达尔的研究才打破这一设想。1974年,他成功发现有一种细菌酶能去除DNA里受损的胞嘧啶。之后,他发现了人体内的“碱基切除修复”机制,并成功地在试管中重现人体内的DNA修复机制。
阿齐兹·桑贾尔:查明细胞如何修复紫外线损伤
阿齐兹·桑贾尔阐明了多数细胞用于修复紫外线伤害的机制——“核苷酸切除修复”。
紫外线辐照会让DNA分子中的两个胸腺嘧啶(T)错误地连接在一起。而有几种酶则可以分工合作,完成DNA的修复:外切酶会找到损伤位点,切开DNA链,然后移除损伤的碱基;DNA聚合酶填充上一步留下的空位;DNA连接酶封闭DNA链上的切口。
保罗·莫德里克:解释“DNA错配修复”
保罗·莫德里克检验了一系列作用于DNA的酶:DNA连接酶,DNA聚合酶,限制性内切酶等。最终成功解释了“DNA错配修复”,他演示了在细胞分裂时的DNA复制过程中,细胞是如何修复错误的。错配修复这种机制,可以将DNA复制期间的错误率减少一千倍。