近日，刊登在國際著(zhù)名雜志Science上的一篇研究論文中，來(lái)自伊利諾伊大學(xué)的研究者利用兩種創(chuàng )新性的實(shí)驗技術(shù)首次觀(guān)察到了DNA修復特殊關(guān)鍵蛋白的結構及其相關(guān)功能，相關(guān)研究或可為解析生物學(xué)機制提供新的思路和見(jiàn)解。
兩種新型技術(shù)的結合，即將同步熒光顯微鏡同光學(xué)捕獲技術(shù)結合就可以幫助解釋對DNA修復關(guān)鍵的蛋白的結構和功能之間的諸多問(wèn)題；研究者Chemla表示，文章中我們觀(guān)察了解鏈酶UvrD的功能-結構的關(guān)系，其是在大腸桿菌中發(fā)現的一種蛋白質(zhì)，可以通過(guò)將DNA雙鏈進(jìn)行解開(kāi)及拉伸來(lái)進(jìn)行DNA鏈的修復，在人類(lèi)機體中也存在一種等價(jià)蛋白扮演著(zhù)相同重要的角色，研究者就想去調查到底需要多少UvrD才能夠行使好自身的功能，當前科學(xué)家們爭論的焦點(diǎn)就是到底需要一個(gè)UvrD還是兩個(gè)UvrD的問(wèn)題。
于是研究者利用染料分子對每一個(gè)蛋白進(jìn)行了熒光標記，這樣便于計數，隨后在光學(xué)捕獲技術(shù)的幫助下研究者就可以清楚地觀(guān)察DNA的解鏈過(guò)程，結果發(fā)現，單一的UvrD解鏈酶可以解開(kāi)DNA但并不會(huì )延伸的太遠，其會(huì )返回到解鏈起點(diǎn)來(lái)回往返，因此研究者將這種狀態(tài)稱(chēng)之為“受挫狀態(tài)”，而當利用兩個(gè)UvrD分子后，其就延伸到很遠而且并不會(huì )返回起點(diǎn)進(jìn)行往返過(guò)程。
研究者表示，有兩個(gè)特殊的結構同UvrD蛋白直接相關(guān)，這兩種結構可使得UvrD處于“開(kāi)”的位置或“關(guān)”的狀態(tài)，而和每一種狀態(tài)相關(guān)的功能已經(jīng)在科學(xué)界爭論了很多年了；本文中研究者利用單分子熒光共振能量轉移的技術(shù)，基于UvrD的兩種特殊結構進(jìn)行了兩種染色，即可以看到一種顏色或另外一種，這就可以幫助指示該分子處于開(kāi)啟或者關(guān)閉狀態(tài)，隨后研究者利用光學(xué)捕獲觀(guān)察到了是否UvrD可以對DNA進(jìn)行解鏈。
研究者指出，實(shí)際上UvrD分子可以從開(kāi)啟位置向關(guān)閉的位置進(jìn)行旋轉，然后再返回，當其翻轉時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)的結構就會(huì )解開(kāi)DNA雙鏈；而開(kāi)啟狀態(tài)下該分子就可以使得DNA鏈進(jìn)行壓縮。文章中研究者設計了一種在結構上與UvrD同源的名為Rep的解鏈酶，當其鎖定為關(guān)閉狀態(tài)下其就會(huì )變成一種超級解鏈酶對較遠距離的DNA雙鏈進(jìn)行解鏈操作，而當鎖定為開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)該解鏈酶就不會(huì )履行任務(wù)。
這種生物工程化分子所行使特殊任務(wù)的能力或具有特殊的應用價(jià)值，即利用納米孔技術(shù)來(lái)進(jìn)行快速的DNA測序等；研究人員表示，我們還利用PcrA同源性揭鏈酶對實(shí)驗進(jìn)行了重復，同時(shí)也到了和上述類(lèi)似的結果，未來(lái)我們將揭示另外一種蛋白如何同PcrA相互作用以及如何擴大PcrA的應用。蛋白質(zhì)是復雜多變的，每一種蛋白都會(huì )履行一種功能，而其它蛋白的存在則可以通過(guò)改變結構來(lái)決定哪種功能被激活。
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