研究人员已经确定了一种与DNA修复有关的关键酶复合物的结构，并追踪了它在执行其生化功能时所经历的构象变化的循环

。

各种类型的DNA损伤都会对它们发生的个体细胞和整个生物体产生严重的影响


。DNA螺旋的两条链同时断裂的实例特别有害。这种双链断裂（DSB）可以通过辐射以及环境毒素诱导

，并且可以导致细胞死亡

。然而，细胞具有检测和修复DSB的有效机制

。称为MR复合物的分子机器在该过程中起着重要作用
。它识别并绑定到DSB，并启动破坏的双螺旋修复。由LMU基因中心结构分子生物学主席Karl-Peter Hopfner教授领导的科学家小组现在破译了MR复合体的完整三维结构



，并确定了它的工作原理。分子细胞
。

Hopfner的研究小组此前已表明MR复合物由四种蛋白质组成。其中两个是核酸酶
，它们自己切割DNA链


。其他的是ATP酶 - 从ATP分子中去除磷酸基团的酶
，从而释放化学能。该建筑群本身拥有开放式建筑。但是当遇到DSB时，它会与DNA结合并将两端结合在一起，充当钩环紧固件的分子等效物。然后该复合物分离阻断断裂末端的任何化学加合物并从DNA中除去更多的亚基。然后

，这些操作提供“干净的中断”，为修复过程本身做准备。“由于该综合体的复杂结构，这一过程中涉及的构象变化尚未得到阐明


，”LisaKäshammer说




，该论文的第一作者

。ATP酶含有突出的丝状结构元件







，称为卷曲螺旋

，由紧密相连和螺旋排序的氨基酸序列组成
。这些长丝是长而柔韧的
，并且它们的移动性使得使用传统的X射线晶体学方法无法辨别它们的精确过程。

该团队转向冷冻电子显微镜来解决这个问题




，并成功地确定了在大肠杆菌中发现的MR复合物的完整结构。细菌复合物比其在高等生物中的对应物稍微复杂



，但是在它们的整体结构中
，两种形式彼此相似

。新结构现在可以辨别出核酸酶如何与DNA实际结合 - 这个问题至今仍未解决。“在以前发表的结构中，DNA要么位于离核酸酶活性中心相对较远的位置，要么以活跃中心无法进入的方式结合，”Käshammer解释说


。新结构表明，与DNA的结合导致核酸酶转120度
，

该研究还阐明了卷曲螺旋区域的功能

。正如新结构模型所示

，这些区段形成稳定DNA的支架
，并且积极参与DNA末端的结合和加工

。“尊龙凯时人生就是搏的研究结果在寻求更深入理解复杂机制方面取得了重要进展

，这些机制使这些酶能够修复DNA中的双链断裂

，”Hopfner说
。由于DSB在许多类型癌症的发病机制中发挥重要作用，因此对复合物功能的新见解也具有潜在的医学意义


。