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2015年诺贝尔化学奖在当地的瑞典皇家科学学院揭晓，托马斯·林道尔、保罗·莫德里奇以及阿奇兹·桑卡凭借“DNA修复的细胞机制研究”荣获诺贝尔化学奖。在诺贝尔化学奖的颁奖词中，这样评价此项研究成果“三人在分子领域绘制出了细胞如何完成DNA修复及保护遗传信息，在人类了解活细胞功能、从分子层面解释遗传性疾病成因以及癌症发生发展和人体衰老的机制方面作出了“决定性贡献”，研究成果在未来甚至可以为癌症治疗发展提供很大帮助。”
究竟DNA修复系统与人体健康有着怎样的关系呢？ DNA为何物？DNA是人体内的遗传物质，被称为“底层代码”，它本身是一种名为脱氧核糖核酸的化学分子，可以组成遗传指令、引导生物发育和生命机能运作，通常我们称之为“基因”。据了解，如果将一个细胞中的DNA分子链抽取出来并拉直的话，它的长度将超过2米，若将人体内的数十亿细胞中的DNA加起来的话，长度可以往返地球和太阳之间250次。
DNA分子及双螺旋机构 解密DNA 修复系统与人体健康但是，DNA并不像人们想象中的那样稳定，也不是处于“真空”中，而是在紫外线、自由基以及外部条件的影响下会发生损伤。 其实，表面上看起来，人类处于一个看似安全的环境中，然而，每天我们人体中的DNA都受到来自外界的重重杀机：化学反应、宇宙射线、温度变化、紫外线、放射性辐射、环境污染……这些因素都会对DNA分子造成严重的破坏。除了外界的伤害，还有一些内部程序的错误。当人体中的细胞增殖时，细胞中的DNA也需要增加一倍，然后再均分，这个过程通常我们称之为“DNA复制”，然而，这一过程会因其复制次数的增多，而增加DNA出错的几率，随着各种缺点的发生。 在这种DNA突变、受损、错配的情况下，就会极易引发一些遗传性疾病、恶性肿瘤甚至由于抑癌基因的突变，导致细胞转化、恶变，形成癌症。 奇怪的是，即便是在这种内外的干扰下，我们人体内的基因并没有演变成一堆“乱码”，也并没有瓦解我们体内的遗传物质，这主要是因为我们体内有一群蛋白质专门负责看管DNA，它们持续不断地校对基因组，发现损伤就会立即修复，从而维持生命体相对稳定状态。这就是本次获得诺贝尔奖的项目主角——“DNA修复系统”。
DNA的损害及修复 DNA修复系统如何运作？2015年诺贝尔化学奖的获得者，分别发现了三种不同的DNA损伤的修复路径：碱基切除修复、核苷酸切除修复、错配修复。 在20世纪70年代早期，科学家们认为DNA是一种非常稳定的分子，但托马斯·林道尔却发现，DNA会以一定的速率发生衰变——按此速率，地球上的生物甚至都不该存在并发展下来的。这让他揭示了一种分子机制——碱基切除修复——该机制不断地抵消了DNA的崩溃。 阿奇兹·桑卡绘制出了核苷酸切除修复机制，细胞利用切除修复机制来修复UV造成的DNA损伤。天生缺失这种机制的人暴露在太阳光下，可导致皮肤癌的发生。细胞还可利用此机制修复致突变物或其他物质引起的DNA损伤。 保罗·莫德里奇证明了细胞在有丝分裂时如何去修复错误的DNA，这种机制就是错配修复。错配修复机制使DNA复制出错几率下降了一千倍。如果先天缺失错配修复机制可导致癌症的发生，例如遗传性结肠癌的发生。 他们的研究成果为我们了解活体细胞是如何工作提供了基本的认识，并有助于很多实际应用，陆续研究发现，生命体的衰老、癌症和许多重大疾病都和基因组的不稳定有关。深入研究DNA的损伤和修复机理对了解相关疾病的起源、降低某些遗传病的发病率、降低DNA的损伤和突变至关重要。例如新癌症疗法的开发。 DNA修复系统的缺失有哪些危害？1991年，李国民师从保罗莫德里奇做博士后研究，帮助发现了DNA的错配修复机制。他们发现，遗传性直肠癌与DNA错配修复系统的缺失密切相关。由于承担排便功能，直肠组织的细胞不断脱落而需要经常更新，所以直肠组织的细胞经常处于分裂、增殖状态，如果其细胞中的DNA错配修复系统缺失，DNA复制错误就因不能被修复而大量累积，最终会导致直肠癌的发生。 此外，有研究表明，抽烟会修饰、影响细胞中的DNA，也会影响DNA修复系统的蛋白质，从而抑制多种DNA修复，导致肿瘤发生。甚至还有研究表明，DNA修复系统的缺失还会导致神经退行性疾病，例如老年痴呆、衰老等。这些事实都不断提醒着科学界和诺贝尔奖委员会关于DNA修复系统对人类健康的重要性。（单清伟综合整理） [责任编辑:张爱萍] |
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