[交大智慧]生命科學技術學院科研團隊在DNA硫酰化修飾抵抗過氧亞硝酸ROS分子的機制研究上再獲新進展
近日，美國化學會期刊《ACS Chemical Biology》以Supplementary Cover Article形式在線發(fā)表了上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室趙一雷教授課題組在DNA硫?；揎椀挚筊OS機制研究上的最新進展“Defense Mechanism of Phosphorothioated DNA Under Peroxynitrite-mediated Oxidative Stress”(doi:10.1021/acschembio.0c00591)。文章的第一作者為博士生黃強，是該課題組繼2017年揭示磷硫酰化修飾DNA抵抗活性氧自由基機制“Mechanistic investigation on ROS resistance of phosphorothioated DNA”（doi:10.1038/srep42823，第一作者 吳婷婷博士）后的又一新發(fā)現(xiàn)，參與這項研究的還有鄧子新院士團隊白林泉教授、汪志軍副研究員和梁晶丹副研究員等。
前期研究揭示，細菌DNA硫修飾可增強其對極端環(huán)境的耐受性，抵抗Fenton試劑、雙氧水等常見ROS試劑，但也有研究報道細菌DNA硫修飾基因組對次氯酸（漂白水的有效成分）高度敏感。因此，深入研究硫修飾DNA與不同ROS分子的互作顯得尤為重要。
過氧亞硝基是一種人體免疫應答中抵抗病原的ROS分子，可誘導DNA的斷裂和堿基突變并觸發(fā)細胞死亡，與癌癥、老年癡呆癥、炎癥等多種重大慢性疾病發(fā)生和發(fā)展相關。為了研究人體免疫系統(tǒng)和硫修飾細菌之間的“矛”與“盾”關系，該研究小組通過細菌生存實驗、分子生物學技術和定量生物學方法成功地揭示了細菌內(nèi)硫修飾DNA在抵御過氧亞硝基引發(fā)的氧化應激過程中的防御機制。通過比較小分子硫代磷酸酯、谷胱甘肽以及16種硫修飾二核苷酸與過氧亞硝酸的反應速率，發(fā)現(xiàn)在DNA核苷酸分子中，硫修飾磷酸單元與過氧亞硝酸的反應速率顯著提高，接近于谷胱甘肽等含有活性巰基的小分子。并且利用小分子模型實驗證明了硫修飾DNA轉(zhuǎn)化為正常DNA時其中的硫元素轉(zhuǎn)化高價硫氧化產(chǎn)物從而減弱氧化應激過程對DNA分子的損傷。
該研究結果不僅再次驗證了該團隊提出的“S/O Yin-Yang”(硫/氧陰陽互作)模型，而且進一步加深了科學家們對硫修飾DNA抵抗ROS分子特異性的理解、為探索DNA硫修飾醫(yī)學應用提供基礎。
硫修飾DNA抵抗過氧亞硝酸氧化脅迫的分子機制
（通過快速“硫-氧”陰陽轉(zhuǎn)化，在硫修飾DNA恢復為正常DNA時，把過氧亞硝酸介導的高氧化性氮氧自由基轉(zhuǎn)化為具有還原力的硫衍生物，從而吸收周邊更多的ROS分子）
全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.0c00591
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