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薄幸·基因修复
热度 5 kongmoon 2015-10-11 15:35
赤轮加冕,紫外线、狂摧乱剪。 蛋白质、支离凋落,何况螺旋双链! 碱基怜、添补缺失,张冠李戴皆凶险。 见差若毫厘,许仙悲叹,忍看娇妻蛇变。 杞天虑、神医觅,尊号问,名酶是鉴。 侦巡单链错,抽刀了断,碱基再配无亏欠。 记牢模板,尽狸猫扬弃,宸妃太子重依恋。 基因复旧,共赏骄阳艳艳。 烈日下,太阳发出的紫外线照射人体裸露的皮肤,皮肤细胞的一些蛋白质和 DNA 吸收了紫外线,被紫外线破坏了氢键等结构,导致结构改变。 DNA 的遗传信息写在碱基的排列顺序上,一旦 DNA 上面的碱基(核苷酸)出现了增添、缺失或替换, DNA 上面的遗传信息就很有可能被改写,这就是基因突变的分子机制。 遗传信息一旦被改变,就会影响生物性状的表达,而一个碱基的改变却可能会影响整个遗传信息,夸张点说,就像当年白素贞喝了雄黄酒变回了白蛇一样!由于生物目前的稳态是几亿年来自然选择的结果,一旦出现新的性状,往往难以适应当前的环境。所以大多数的基因突变都是有害的,例如癌症、遗传病、死胎、怪胎等。 除了紫外线,还有很多内外的因素如电离辐射、骤冷骤热、内环境酸碱度、细胞分裂等会导致基因突变,那么我们是不是束手待毙呢?其实不然,在细胞里有很多酶,会及时将受损的 DNA 链修复。 2015 年诺贝尔化学奖就授予了三位在揭示 DNA 修复机制做出了卓越贡献的科学家。 当 DNA 的某些碱基或核苷酸出现问题,如胞嘧啶 (C) 脱氨基变成尿嘧啶 (U) 、胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶二聚体等错误的时候,这些修复酶就会识别出错误的碱基或核苷酸,单独或将与错误碱基相邻的若干核苷酸一起切除,然后再根据碱基互补配对原则将这条单链修复。当复制时薪形成的子链出现碱基对错配的时候,另一种能识别模板母链的酶根据模板链的序列,将配对错误的子链碱基切除掉,再由碱基互补配对原则进行修复,休想狸猫换太子! 当然DNA的修复机制还有很多,但不管如何,正是仰仗了这一机制,我们才能在阳光下茁壮成长;也正是揭示了这一机制,我们才有信心最终攻克癌症等由基因引发的绝症!
个人分类: 化学|3059 次阅读|8 个评论
DNA修复获得2015化学炸药奖:研究它的局限性很有意义
热度 4 chemicalbond 2015-10-7 18:29
颁奖典礼上,几个北欧人好像把DNA修复说成很简单的事情:无论是紫外,还是吸烟带来的DNA破坏,人体都有机制修复它。问题是,很多人就是因为紫外或者吸烟获得皮肤癌或者肺癌。 他们的视频可能误导多少烟鬼啊! DNA修复的局限性没有被观众问到,而2个来自中国的记者浪费时间问了2个答案明显的问题。哪个单位的? 对DNA修复机制的局限性深入研究,也许能帮助人们寻找治疗癌症等疾病的良药。或许导致以后获得炸药奖。 【补充:倒是其官方资料提及DNA修复的局限和相关的药物研发。】 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/popular-chemistryprize2015.pdf 。。。 Our genome would collapse without these repair mechanisms. If just one component fails, the genetic information changes rapidly and the risk of cancer increases. Congenital damage to the nucleotide excision repair process causes the disease xeroderma pigmentosum; individuals who suffer from this disease are extremely sensitive to UV radiationand develop skin cancer after exposure to the sun. Defects in DNA mismatch repair increase the risk ofdeveloping hereditary colon cancer , for instance.In fact, in many forms of cancer, one or more of these repair systems have been entirely or partiallyswitched off. This makes the cancer cells’ DNA unstable, which is one reason why cancer cells oftenmutate and become resistant to chemotherapy. At the same time, these sick cells are even more dependenton the repair systems that are still functioning; without these, their DNA will become too damaged and thecells will die. Researchers are attempting to utilise this weakness in the development of new cancer drugs.Inhibiting a remaining repair system allows them to slow down or completely stop the growth of the cancer. One example of a pharmaceutical that inhibits a repair system in cancer cells is olaparib . ( https://en.wikipedia.org/wiki/Olaparib )
个人分类: 科普与新知|2852 次阅读|12 个评论
博士后招聘
热度 2 yzhang111 2011-7-29 02:52
博士后招聘
Department of Biochemistry Molecular Biology at the University of Miami Miller School of Medicine invites applications for a postdoctoral position to study the mechanism of human DNA interstrand cross-link repair that is linked to drug resistance and a cancer-prone syndrome called Fanconi anemia.We employ state-of-the-art techniques such as in vitro biochemical reconstitution, confocal microscopy, flow cytometry, and etc as our research tools.The appointment will be for a period of one year with an option for renewal based on satisfactory performance and availability of the research fund.The incumbent is expected to be a team player to further their personal training as well as collaborative research efforts.The successful applicants must hold a doctoral degree in biochemistry, molecular biology, cell biology, or related areas. Applicants with background in DNA metabolism will receive favorable consideration. The start salary in US dollars will be around $40,000/year depending on experience.Application package including a cover letter, curriculum vitae, contact info of three referees should be sent,preferentiallythrough E-mail,to Dr. Yanbin Zhangat the Department of Biochemistry Molecular Biology, University of Miami Miller School of Medicine, Gautier Bldg/Rm 310, 1011 NW 15 th Street, Miami, FL 33136. 本广告有些措词来自 贺震 博士 ,已经征得博主同意。
4277 次阅读|4 个评论
饮酒真的能致癌吗?
热度 16 GumpForrest 2011-7-12 01:01
饮酒真的能致癌吗? 乙醇,作为酒中的主要成分,虽然储存有大量能量(体外很容易燃烧),但对人体来说是却一种没有任何能量价值和营养价值的物质;它既不能组成人体,人体也无法利用(此处说法有误,肝脏还是可以一定程度地利用乙醇的氧化产物-乙酸)。然而,这种无用的东西竟然共同出现在在不同的地域、人种和不同文化中,并且形成一种独特的文化形式 - “酒文化”,这绝对不是一种偶然。 酒可是背负着很多恶名滴。过量饮酒会让人失去理智和控制力,做出种种蠢事;饮酒会造成消化道的直接损伤,如胃炎,甚至胃出血;酒会对肝脏造成损伤(临床的同学说,喝醉一次,相当于得了一次甲肝;不一定确切,但是引起肝损伤应该是肯定的),酒精性肝硬化大家应该听说过,还有酒精性心肌炎呢。总之,“过量饮酒伤身”。但是请注意:这里说是“过量”。 最近, 张彦斌教授的博客 《 自然》最新:酒可引起癌症和贫血 》介绍了一篇 Nature Article ,说酒精还可以引起骨髓造血障碍和淋巴细胞性白血病,这似乎给酒又安了一项罪名,那可不是闹着玩滴;最后还号召大家戒酒! 岂不是要让俺放弃可怜的一点小小幸福奢侈,可不利于和谐啊,再说也不利于国家税收嘛。 我也东施效颦,来个“谣言”粉碎 ? 我们先来简单分析一下这篇 Nature article 。分析前先交代一些基本知识。 1. 范科尼贫血综合征( Fanconi anaemia )。 这是一种较为罕见的遗传性疾病,发病率大约是 35 万分之一,但在德系的犹太人和南非的一部分土著却呈现高发,病因是由于负责修复 DNA 链间交联损伤的基因发生同源性突变(具体的修复机理,张教授是这方面的生化专家,参考他的博文)。人的基因都有两份,很多时候,只有一份发生突变不会出现问题,因为还有另一份代偿,当两份都发生突变时才会表现出症状。这种疾病的主要表现是大部分( ~70% )呈现早期发育异常和多种缺陷, 90% 在出生后不同时期内发生骨髓造血障碍(导致贫血), 20% 会得癌症(多为急性白血病),一般很少能活过 30 岁。这个病虽然少见,但在生物医学研究领域却受格外的重视,为什么?因为它为 DNA 损伤修复、癌症发生等的深入研究提供了一个重要的疾病模型。 2. 什么是 DNA 链间交联? DNA 是由两条平行的单链像两股绳子一样拧起来(或向扭转的拉链),两条链间靠氢键维持稳定的平行位置关系;在 DNA 复制或基因转录时,双链需要解开,克服氢键作用力就像打开拉链一样比较容易(当然还需要拓扑异构酶来克服“扭劲”,参见《 癌症中的拓扑异构酶II:失手的魔术师,还是披着羊皮的狼? 》 )。但是,如果不慎把一滴强力胶水滴在拉链上,两条链就被“交联”起来了,麻烦是可想而知的。对于 DNA 来说,这样的强力“胶水”就是一些化学性质十分活泼、容易和 DNA 碱基形成化学键的小分子;这些分子至少有两个活性集团,这样才能一端“粘”一个碱基,两条链就被“交联”起来了。 DNA 链间交联是很难修复的一种损伤,涉及的修复机制也十分复杂,但是不修复显然不行,尤其对于分裂旺盛的细胞,因此,临床上用一些能引起 DNA 交联损伤的药物来治疗肿瘤,如氮芥、顺铂等。自然界也有些天然的化合物,有一些植物中富含呋喃并香豆素类,其中最为著名的是补骨脂素,它的 DNA 交联活性需要紫外线激活。一些食物中来源的亚硝酸盐在胃里和胃酸反应形成的亚硝酸;另外,还有一些体内代谢的中间产物,如醛类,在体外也具有 DNA 交联的作用。像酒精代谢被初步氧化后形成的乙醛,在体外是很强的 DNA 交联剂;甲醛是实验室常用的交联剂,不仅可以把 DNA 交联起来,还可以把 DNA 与蛋白交联起来,因此做染色体免疫共沉淀的分析( ChIP ,检测蛋白与 DNA 相互作用或结合)要用到甲醛。 我们现在回到那片 Nature article 。 范科尼贫血综合征给我们的认识是: DNA 链间交联损伤修复机制很重要,如果这种修复功能缺失会引起严重的后果。可是,这些病人并没有接受化疗药物,并没有吃含补骨脂的植物,也没有喝酒,那他们的 DNA 链间损伤时从哪儿来的呢?罪魁祸首究竟是谁呢?这也是这篇 Article 要探讨和要回答的问题。 文章提出理论假设,认为这种损伤是来源于内源性的代谢产物,即醛类,首先被考虑的是乙醛,一方面体内有乙醛脱氢酶,很容易进行遗传试验研究,另一方面,可以很容易地通过饮酒进行验证。 (体内醛类的代谢酶其实特异性不是很强,比如乙醛脱氢酶也可以催化甲醛脱氢,但是效率要低,在甲醛与乙醛都存在时,酶会优先催化乙醛。临床上治疗甲醇中毒的一个特殊治疗方法就是大量饮酒,以产生的大量乙醛就是要减少让甲醛被变成蚁酸的机会,因为后者会要命或让人失明)。 研究应用的主要方法是基因敲除。对于乙醛脱氢酶,研究选用了主要的功能形式乙醛脱氢酶 2 ;而针对 DNA 链间交联修复基因,主要选用作用最为重要、缺失后表型最为明显的 Facd2 。 研究结果基本上印证了论文作者提出的的理论假设。首先,乙醛脱氢酶 2 本身缺乏小鼠发育和生长都是正常的, Fancd2 基因敲除小鼠也基本可以完成早期发育并存活;但是,如果两个基因都同时缺失,小鼠的发育就面临严重困难:在母鼠的乙醛脱氢酶 2 是正常的情况下,胎鼠还是能顺利捱过宫内发育,但伴有一定程度的畸形;但是如果母鼠的乙醛脱氢酶也是缺陷的,那小鼠就无法存活。 动物实验还发现,在单纯 DNA 交联损伤修复功能缺失的情况下,酒精就成了毒药和致畸因子,这时候有没有乙醛脱氢酶可就大不一样了:如果没有乙醛脱氢酶,那小鼠不仅对酒精致畸性更加敏感(翻倍),骨髓造血功能和快遭到严重破坏,即使在没有饮酒情况下,也会出现 20% 的发育畸形,以及急性淋巴细胞性白血病,小鼠的存活率和存活时间都显著降低。 这些结果强烈提示:内源性醛类是构成小鼠 DNA 链间交联损伤的主要因素;乙醛脱氢酶2参与的催化解毒是第一道屏障,而以 FancD2 为代表的 DNA 链间交联修复机制是第二道屏障,也是更为重要的。 这个研究结果能不能延伸到人身上?能不能得出饮酒可以致癌或破坏造血功能?显然是不靠谱的,因为我们有那最重要的一道保护屏障-修复系统,它们还是很尽职也很高效滴。但是,对于一些特殊人群,如类似范科尼综合症这样 DNA 损伤修复存在缺陷的个体,饮酒会是灾难性的,即便是不饮酒,就肠道细菌产生的那点酒精就让他们疲于应付。有朋友可能会问了,那单纯乙醛脱氢酶 2 基因缺陷的怎么办?其实不用我们关心,这些人群的身体会告诉他们该怎么做:他们对酒精极其敏感,少量饮酒就会带来明显不适,他们对酒会存在天然的排斥 。 其实,只要不是过量饮酒,适量饮酒的好处还是很多的。 我这可不是信口胡说,而是有大量的流行病学调查研究依据滴。 适量饮酒可以 1. 降低心脏病风险; 2. 延长寿命 3. 降低中风风险 4. 糖尿病发生风险降低 5. 降低老年痴呆发生率 6. 减少前列腺增生 7. 减少关节炎发病率 8. 降低癌症风险:如肾癌、何杰金氏与非何杰金氏瘤、甲状腺癌。 等等 … 每条结论背后都有大量的研究数据支撑,有兴趣大家可以去看看: ( http://www2.potsdam.edu/hansondj/AlcoholAndHealth.html ) 您可能会问:究竟多少算适量?1995年美国DHHS( Department of Health and Human Services )和USDA( United States Department of Agriculture )联合出台了个指南, 主要针对美国人的,我们也可以参考嘛。一天一次饮用: 350ml普通啤酒,147ml 红酒,或44ml烈度酒(美国烈酒一般40度)是比较适合的。
个人分类: 憨人的科学|22891 次阅读|72 个评论
DNA修复研究进展与文献分析 1968 - 2010
xupeiyang 2010-10-18 11:02
首届中德DNA修复与人类疾病研讨会在京举行 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/10/238842.shtm http://www.gopubmed.org/web/gopubmed/1?WEB0aspgmmtwxvvsI9I1I00h001000j100200010 7,128 of 23,372 documents semantically analyzed Term: DNA Repair Description: The reconstruction of a continuous two-stranded DNA molecule without mismatch from a molecule which contained damaged regions. The major repair mechanisms are excision repair, in which defective regions in one strand are excised and resynthesized using the complementary base pairing information in the intact strand; photoreactivation repair, in which the lethal and mutagenic effects of ultraviolet light are eliminated; and post-replication repair, in which the primary lesions are not repaired, but the gaps in one daughter duplex are filled in by incorporation of portions of the other (undamaged) daughter duplex. Excision repair and post-replication repair are sometimes referred to as dark repair because they do not require light. Synonyms: Nucleotide Excision Repairs, Nucleotide Excision Repair, Base Excision Repair, Excision Repairs, Base Excision Repairs, Excision Repair 1 2 3 Top Years Publications 2009 550 2007 501 2006 488 2010 482 2008 451 2005 450 2004 422 2003 404 2001 327 2002 299 2000 254 1999 238 1998 190 1996 167 1995 160 1997 158 1991 152 1994 145 1993 136 1992 116 1 2 3 1 2 3 4 Top Countries Publications USA 2,782 United Kingdom 575 Japan 375 Germany 342 France 295 Canada 271 Italy 218 Netherlands 173 Spain 114 China 108 Poland 94 Australia 82 India 72 Brazil 68 Sweden 67 South Korea 62 Switzerland 61 Israel 55 Russia 52 Denmark 50 1 2 3 4 1 2 3 ... 35 Top Cities Publications New York City 164 Boston 159 Houston 146 Bethesda 140 London 105 Baltimore 93 Philadelphia 91 Los Angeles 82 Cambridge, USA 67 Chapel Hill 66 Tokyo 64 Milan 59 Leiden 58 Brighton 57 Stanford 57 Cambridge 55 Paris 50 Rome 49 Seattle 46 San Diego 46 1 2 3 ... 35 1 2 3 ... 48 Top Journals Publications Mutat Res-fund Mol M 610 Cancer Res 274 J Biol Chem 261 Radiat Res 250 Dna Repair 194 Mol Cell Biol 165 P Natl Acad Sci Usa 165 Nucleic Acids Res 154 J Bacteriol 151 Int J Radiat Biol 149 Oncogene 147 Carcinogenesis 143 Cell Cycle 119 Embo J 82 Environ Mol Mutagen 74 Int J Radiat Biol Relat Stud Phys Chem Med 74 Mutagenesis 70 Mol Cell 68 Int J Radiat Oncol 65 Nature 64 1 2 3 ... 48 1 2 3 ... 769 Top Terms Publications DNA Repair 6,646 DNA 6,571 DNA Damage 5,971 DNA repair 4,619 Humans 3,909 Proteins 2,954 Animals 2,810 Genes 2,504 Mutation 2,066 Radiation 1,821 damaged DNA binding 1,727 Cell Cycle 1,657 Cell Line 1,584 DNA-Binding Proteins 1,379 cell cycle 1,367 DNA replication 1,300 Dose-Response Relationship, Radiation 1,294 DNA Breaks 1,282 Genome 1,282 Genomics 1,273 1 2 3 ... 769 1 2 3 ... 1110 Top Authors Publications Iliakis G 35 Jeggo P 34 Bohr V 28 Kaina B 27 Barb J 27 Woodgate R 26 Walker G 25 Samson L 25 Little J 24 Chen D 23 Blasiak J 23 Goodman M 22 Hoeijmakers J 22 Elledge S 22 Fornace A 21 Kinsella T 20 Lbrich M 19 Mullenders L 19 Raaphorst G 19 Weichselbaum R 19 1 2 3 ... 1110
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