當DNA複製過程中出現問題時，細胞會“呼叫它們自己的911”，以暫停該過程並解決問題–這是一個對維持健康和避免疾病至關重要的故障保護措施。現在，范安德爾研究所（VAI）和洛克菲勒大學的科學家們首次揭示了這一修復過程的一個關鍵部分–適當地稱為“911 DNA”檢查點夾–是如何被“招募”到DNA損傷的部位。
該研究結果於周五發表在《自然-結構與分子生物學》上，闡明了對細胞確保遺傳指令從一代細胞正確傳遞給下一代的方式的新認識。該項目由該研究的共同通訊作者、VAI的李慧林博士和洛克菲勒大學及霍華德-休斯醫學研究所的Michael E. O’Donnell博士領導。
“DNA損傷會產生嚴重後果，包括癌症和其他疾病。”李慧林說：“正因為如此，我們的細胞有一系列的檢查和平衡措施來確保DNA的完整性。我們的911 DNA檢查點夾的高分辨率結構，當它與將其加載到DNA鏈上的分子相互作用時，讓我們詳細了解了DNA修復的基本過程。我們希望這些見解能夠被用來開發與DNA損傷有關的疾病的新治療策略。”
每天，人體中有數十億個細胞通過細胞分裂被替換，這是一個細胞分裂成兩個細胞的過程。這一基本功能推動了生長，促進了皮膚和肌肉等組織的維護。這個系統的一個核心部分是DNA複製，在這個過程中，我們的遺傳指令手冊被仔細複製，以確保每個細胞都有一個準確的副本。
DNA損傷可能是由於這一過程中的錯誤或其他直接傷害DNA的因素造成的，如暴露於太陽的紫外線或煙草煙霧等致癌物。當損害發生時，細胞有緊急反應系統，要麼停止複製，直到問題得到修復，要麼殺死細胞，從而防止不正確的信息被傳遞出去。
這就是“911 DNA”檢查點夾的作用。當檢測到DNA損傷時，環形“夾”被加載到DNA上並被運送到錯誤的地點。一旦到了那裡，它就會發出一個信號來停止細胞分裂，同時也標誌着其他修復分子來清除受損的DNA，並用一個修正的序列來取代它。
該結構是通過使用VAI的低溫電子顯微鏡（cryo-EM）確定的，該顯微鏡使科學家能夠在原子水平上觀察分子結構。在“911 DNA”檢查點夾的情況下，低溫電子顯微鏡還發現了一個驚喜：“911 DNA”檢查點夾不是像所有其他已知的DNA夾那樣從3’（或”three prime”）端加載到DNA上，而是從5’（”five prime”）端加載到DNA上。這一新穎和意外的發現重塑了研究人員對DNA複製的認識，並為該領域的進一步研究創造了條件。