2015年諾貝爾化學(xué)獎在當地的瑞典皇家科學(xué)學(xué)院揭曉，托馬斯·林道爾、保羅·莫德里奇以及阿奇茲·?？☉{借“DNA修復的細胞機制研究”榮獲諾貝爾化學(xué)獎。在諾貝爾化學(xué)獎的頒獎詞中，這樣評價(jià)此項研究成果“三人在分子領(lǐng)域繪制出了細胞如何完成DNA修復及保護遺傳信息，在人類(lèi)了解活細胞功能、從分子層面解釋遺傳性疾病成因以及癌癥發(fā)生發(fā)展和人體衰老的機制方面作出了“決定性貢獻”，研究成果在未來(lái)甚至可以為癌癥治療發(fā)展提供很大幫助。”

　　究竟DNA修復系統與人體健康有著(zhù)怎樣的關(guān)系呢？

　　DNA為何物？

　　DNA是人體內的遺傳物質(zhì)，被稱(chēng)為“底層代碼”，它本身是一種名為脫氧核糖核酸的化學(xué)分子，可以組成遺傳指令、引導生物發(fā)育和生命機能運作，通常我們稱(chēng)之為“基因”。據了解，如果將一個(gè)細胞中的DNA分子鏈抽取出來(lái)并拉直的話(huà)，它的長(cháng)度將超過(guò)2米，若將人體內的數十億細胞中的DNA加起來(lái)的話(huà)，長(cháng)度可以往返地球和太陽(yáng)之間250次。

　　但是，DNA并不像人們想象中的那樣穩定，也不是處于“真空”中，而是在紫外線(xiàn)、自由基以及外部條件的影響下會(huì )發(fā)生損傷。

　　其實(shí)，表面上看起來(lái)，人類(lèi)處于一個(gè)看似安全的環(huán)境中，然而，每天我們人體中的DNA都受到來(lái)自外界的重重殺機：化學(xué)反應、宇宙射線(xiàn)、溫度變化、紫外線(xiàn)、放射性輻射、環(huán)境污染……這些因素都會(huì )對DNA分子造成嚴重的破壞。除了外界的傷害，還有一些內部程序的錯誤。當人體中的細胞增殖時(shí)，細胞中的DNA也需要增加一倍，然后再均分，這個(gè)過(guò)程通常我們稱(chēng)之為“DNA復制”，然而，這一過(guò)程會(huì )因其復制次數的增多，而增加DNA出錯的幾率，隨著(zhù)各種缺點(diǎn)的發(fā)生。

　　在這種DNA突變、受損、錯配的情況下，就會(huì )極易引發(fā)一些遺傳性疾病、惡性腫瘤甚至由于抑癌基因的突變，導致細胞轉化、惡變，形成癌癥。

　　奇怪的是，即便是在這種內外的干擾下，我們人體內的基因并沒(méi)有演變成一堆“亂碼”，也并沒(méi)有瓦解我們體內的遺傳物質(zhì)，這主要是因為我們體內有一群蛋白質(zhì)專(zhuān)門(mén)負責看管DNA，它們持續不斷地校對基因組，發(fā)現損傷就會(huì )立即修復，從而維持生命體相對穩定狀態(tài)。這就是本次獲得諾貝爾獎的項目主角——“DNA修復系統”。

　　DNA修復系統如何運作？

　　2015年諾貝爾化學(xué)獎的獲得者，分別發(fā)現了三種不同的DNA損傷的修復路徑：堿基切除修復、核苷酸切除修復、錯配修復。

　　在20世紀70年代早期，科學(xué)家們認為DNA是一種非常穩定的分子，但托馬斯·林道爾卻發(fā)現，DNA會(huì )以一定的速率發(fā)生衰變——按此速率，地球上的生物甚至都不該存在并發(fā)展下來(lái)的。這讓他揭示了一種分子機制——堿基切除修復——該機制不斷地抵消了DNA的崩潰。

　　阿奇茲·?？ɡL制出了核苷酸切除修復機制，細胞利用切除修復機制來(lái)修復UV造成的DNA損傷。天生缺失這種機制的人暴露在太陽(yáng)光下，可導致皮膚癌的發(fā)生。細胞還可利用此機制修復致突變物或其他物質(zhì)引起的DNA損傷。

　　保羅·莫德里奇證明了細胞在有絲分裂時(shí)如何去修復錯誤的DNA，這種機制就是錯配修復。錯配修復機制使DNA復制出錯幾率下降了一千倍。如果先天缺失錯配修復機制可導致癌癥的發(fā)生，例如遺傳性結腸癌的發(fā)生。

　　他們的研究成果為我們了解活體細胞是如何工作提供了基本的認識，并有助于很多實(shí)際應用，陸續研究發(fā)現，生命體的衰老、癌癥和許多重大疾病都和基因組的不穩定有關(guān)。深入研究DNA的損傷和修復機理對了解相關(guān)疾病的起源、降低某些遺傳病的發(fā)病率、降低DNA的損傷和突變至關(guān)重要。例如新癌癥療法的開(kāi)發(fā)。

　　DNA修復系統的缺失有哪些危害？

　　1991年，李國民師從保羅？莫德里奇做博士后研究，幫助發(fā)現了DNA的錯配修復機制。他們發(fā)現，遺傳性直腸癌與DNA錯配修復系統的缺失密切相關(guān)。由于承擔排便功能，直腸組織的細胞不斷脫落而需要經(jīng)常更新，所以直腸組織的細胞經(jīng)常處于分裂、增殖狀態(tài)，如果其細胞中的DNA錯配修復系統缺失，DNA復制錯誤就因不能被修復而大量累積，最終會(huì )導致直腸癌的發(fā)生。

　　此外，有研究表明，抽煙會(huì )修飾、影響細胞中的DNA，也會(huì )影響DNA修復系統的蛋白質(zhì)，從而抑制多種DNA修復，導致腫瘤發(fā)生。甚至還有研究表明，DNA修復系統的缺失還會(huì )導致神經(jīng)退行性疾病，例如老年癡呆、衰老等。這些事實(shí)都不斷提醒著(zhù)科學(xué)界和諾貝爾獎委員會(huì )關(guān)于DNA修復系統對人類(lèi)健康的重要性。