2015年化學諾貝爾獎授予DNA修復發現

三位科學家發現了細胞修復受損DNA的方法——從而避免癌症和其他疾病——贏得了今年的獎項

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我們沒有一直被癌症困擾有三個原因,今天,發現這些原因的科學家們——即細胞修復可能破壞身體的受損DNA的三種方式——贏得了2015年諾貝爾化學獎。

今天早上,瑞典皇家科學院宣佈,這一令人垂涎的獎項將授予來自英國赫特福德郡弗朗西斯·克里克研究所和克萊爾霍爾實驗室的托馬斯·林達爾;來自美國北卡羅來納州霍華德·休斯醫學研究所和杜克大學醫學院的保羅·莫德里奇;以及來自美國北卡羅來納州教堂山的北卡羅來納大學的阿齊茲·桑賈爾。“我知道,多年來,我一直被提名這個獎項,”林達爾在給學院的電話中說。“但是每年有數百人被考慮,所以我感到非常幸運。”

他和另外兩位研究人員,在過去40年中獨立工作,描述了三種不同的機制,這些機制會在控制細胞行為的DNA分子中產生錯誤,以及化學和生物過程修復這些問題的不同方法。


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諾貝爾化學委員會成員、生物化學家克拉斯·古斯塔夫松說:“所有形式的癌症都始於DNA損傷。”“如果沒有DNA修復,我們就會有更多的癌症。這就是它有多麼重要。”他補充說,修復技術使我們瞭解吸菸、陽光,甚至像水這樣的普通物質如何損害DNA,並指出可以糾正損傷的方法。

美國化學學會主席黛安·格羅布·施密特在接受《大眾科學》採訪時表示,這不僅僅關乎癌症。“我們對這些機制的理解有助於我們設計藥物來修復各種DNA錯誤,”她說。例如,還有一些遺傳性疾病是由細胞無法正確修復DNA引起的,而對修復方法的研究有助於理解這些疾病以及如何治療它們。

施密特補充說,這些發現說明了化學的關鍵和核心作用。“這些機制從根本上講是關於化學鍵的形成和斷裂,”她說。

科學家們過去認為DNA分子非常穩定。畢竟,它們必須可靠地將遺傳資訊從一代傳遞到下一代。然後在1970年代,林達爾證明了整潔的雙螺旋結構及其組成部分會不斷衰減。每天,數百個組成部分,縮寫為A,T,C和G的DNA構建塊化學物質,會被從它們的位置上擊落。如果該過程持續不減,地球上生命的進化將是不可能的。這一見解使林達爾發現了一系列酶和反應,稱為鹼基切除修復,它不斷地工作以對抗這種衰減。例如,C構建塊會反覆分解為另一個不應存在於DNA中的分子。林達爾發現的酶會識別出該分解的分子並將其重建為C。

桑賈爾發現細胞使用另一種技術來修復紫外線對DNA造成的損傷,紫外線也會導致曬傷。這種DNA修復稱為核苷酸切除修復。如果出生時此修復系統存在缺陷的人暴露在陽光下,就會患上皮膚癌。切除酶會切除DNA損傷。細胞還會使用此修復系統來糾正人們出生後遇到的誘變物質造成的DNA損傷。

最後,莫德里奇發現了細胞如何糾正細胞分裂這種重要生物過程中發生的錯誤,即複製DNA時。此複製過程應產生相同的DNA鏈,但通常新鏈中存在不匹配的部分。莫德里奇發現的細胞化學物質集合,稱為錯配修復複合物,會掃描鏈並修復它們,從而在每個複製週期中將複製過程中的錯誤頻率降低約一千倍。(莫德里奇與人合著了一篇《大眾科學》關於基因工程的文章。)

林達爾說:“如果沒有所有這些修復機制,我們不會長壽。”由於發現了這些機制,他和另外兩位科學家將平分100萬美元的獎金,每人各得三分之一。

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