密歇根州立大学兽医学院的一组研究人员发现了一项可能对基因编辑疗法、癌症诊断和治疗以及生物技术的其他发展产生影响的发现。
兽医学院教授凯西·米克（Kathy Meek）与剑桥大学和美国国立卫生研究院的合作者发现了DNA双链断裂是如何修复的，这在以前是未知的领域。
他们研究了一种名为DNA-PK的大型蛋白激酶进行DNA修复的过程。论文中，他们描述了两种不同的DNA-PK蛋白复合物，每种复合物在DNA修复中都具有唯一特定的作用、二者不可替换。Meek的研究结果发表在《Molecular Cell》杂志上，这是一本探究DNA修复等核心过程的高影响力期刊。
DNA双链断裂如何修复
DNA是生命的蓝图，形似螺旋，却出人意料地容易损坏。紫外线和许多癌症疗法（包括电离辐射和其他特定药物）都会对DNA造成损害。有时，两条链中只有一根断裂，但由于DNA仍由第二链结合在一起，所以细胞可以相当容易地通过复制第二链来修复DNA。
当两条链都断裂时，细胞更难修复DNA损伤。核苷酸形式的信息可能会丢失，因此必须在DNA末端重新连接之前重新添加。但如果细胞有多个DNA双链断裂，那么DNA末端可能会发生错误连接，并导致多类癌症的发生。如果DNA损伤导致末端发生化学修饰，双链断裂也会难以修复。
DNA-PK可以通过两种方式帮助修复DNA双链断裂。对于缺失信息的断裂，它靶向可以填补缺失核苷酸的酶（类似于用针和线将DNA缝合在一起）；对于末端化学修饰，DNA-PK招募酶来切断受损的DNA，以便末端能够重新正确连接。
虽然知晓了这些，但至今的科学文献仍然没有回答一个关键问题：DNA-PK如何判断需要在双链断裂处填补还是切断？
Meek的团队及其合作者之前发表的结构研究揭示了两种不同的DNA-PK 复合物，被称为“二聚体”。虽然许多分子遗传学家认为DNA-PK可能可以在重新连接的过程中将DNA末端固定在一起，但跟德国人想知道为什么会有两个二聚体，而不是只有一个。
在新研究中，Meek和团队发现两种不同DNA-P二聚体具有不同的功能：一种复合物招募酶来填补丢失的信息，而另一种则激活切割酶来去除受损末端。研究小组还发现修复功效取决于两个二聚体之间的平衡。
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参考文献：
Christopher J. Buehl, Noah J. Goff, Steven W. Hardwick, Martin Gellert, Tom L. Blundell, Wei Yang, Amanda K. Chaplin, Katheryn Meek. Two distinct long-range synaptic complexes promote different aspects of end processing prior to repair of DNA breaks by non-homologous end joining. Molecular Cell, 2023; 83 (5): 698 DOI: 10.1016/j.molcel.2023.01.012
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