趙新生教授與高毅勤教授等合作揭示雙鏈DNA中錯配堿基自發(fā)翻轉(zhuǎn)的規(guī)律
時(shí)間：2021-04-06 16:50:03學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
如果在雙鏈DNA中有一錯配的堿基對，其中的一個(gè)堿基是否可以自發(fā)地翻轉(zhuǎn)出來？如果可以，其速率是多少？這不僅是DNA運(yùn)動的一個(gè)基本問題，而且具有重要的生物學(xué)意義。細(xì)胞自身和環(huán)境的各種因素會造成DNA的損傷而導(dǎo)致錯配堿基對的形成。堿基錯配會引發(fā)細(xì)胞的病變甚至死亡，因此需要通過酶的作用及時(shí)給予修復(fù)。為了回答酶如何找到錯配位點(diǎn)進(jìn)而完成修復(fù)這一問題，需要了解雙鏈DNA中錯配堿基自發(fā)翻轉(zhuǎn)的動力學(xué)。過去僅有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于NMR基于質(zhì)子交換速率的測量，但這一解釋受到理論研究的強(qiáng)烈質(zhì)疑。人們一直期待著用更可靠的實(shí)驗(yàn)方法對雙鏈DNA中錯配堿基自發(fā)翻轉(zhuǎn)速率進(jìn)行新的測量。同屬于北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院與生物動態(tài)光學(xué)成像中心的趙新生、高毅勤兩個(gè)課題組與北京大學(xué)合成與功能生物分子中心的何川和伊成器兩個(gè)課題組通過緊密合作，利用新穎的單分子實(shí)驗(yàn)手段得到錯配堿基自發(fā)翻轉(zhuǎn)速率，并用動力學(xué)模擬方法對其分子機(jī)理進(jìn)行了深入研究。他們測得的速率比NMR聲稱的慢了4個(gè)數(shù)量級，原因是NMR所測得的速率并非堿基自發(fā)翻轉(zhuǎn)速率，而是堿基在穩(wěn)定構(gòu)型附近擺動的速率。該成果對于闡明酶對堿基進(jìn)行修復(fù)的分子機(jī)理有重要價(jià)值，被接受在《美國科學(xué)院院報(bào)》（Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America）上發(fā)表，尹延?xùn)|和楊立江為共同第一作者。這一工作得到了科技部973計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1400667111
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