科學家找到超級酵素 PARP3 幫助加速 DNA 修復的機制

作者 | 發布日期 2016 年 10 月 13 日 8:04 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly
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PARP(poly(ADP-ribose)polymerase)家族的酵素在生物體內扮演著十分重要的角色,包括 DNA  修復、細胞凋亡的調控以及維持基因組完整性等機制都和 PARP 酵素有關。而在最新研究結果中,來自英國薩塞克斯大學的研究團隊,找出了 PARP 家族中的 PARP3 的酵素加速並幫助 DNA 修復的機制。



在生物體內,如果受損的 DNA 沒有被妥善的修復的話就很容易產生突變,還可能因此導致包含癌症及神經退化疾病在內的各種疾病。而來自薩塞克斯大學基因損害與穩定性中心的 Keith Caldecott 教授及 Laurence Pearl 教授所帶領的研究團隊,利用英國醫學研究會(Medical Research Council)及癌症研究中心所提供的資金,確認了酵素 PARP3(poly(ADP-ribose)polymerase 3)能夠辨認 DNA 序列受損的部分並放出訊號。

在先前的研究中,科學家已經發現 PARP3 酵素和 DNA 修復作用有關,並且能夠幫助基因保持完整。但 PARP3 酵素如何活化 DNA 修復的機制仍然不清楚。薩塞克斯大學的研究團隊結合了跨領域專業知識與技術,終於找出活化 DNA 修復作用過程中的特定程序。

當 PARP3 酵素位於 DNA 受損的部位時,PARP3 會釋放分子訊號,就像一個標籤一樣標示出 DNA 受損的位置。PARP3 所釋出的分子訊號內容是一種被稱為二磷酸腺苷核糖(ADP-ribose)的化學分子。線狀的 DNA 在細胞核中會和許多蛋白質結核緊密纏繞包裹以縮小體積方便保存,這樣的複合物就叫做染色質(chromatin)。研究團隊發現 PARP3 會在其中一種和 DNA 結合纏繞的蛋白質組蛋白中的 H2B 結構域上加上二磷酸腺苷核糖分子做為標記,精確的指引 DNA 修復系統中的其他酵素能夠到達 DNA 受損的區域並進行修復,保護細胞中的 DNA,降低 DNA 雙股斷裂可能造成的風險。

 

有助抗癌藥物研究

研究團隊認為 PARP3 所參與的部分是整個 DNA 修復機制中的關鍵,透過這些研究能夠了解細胞內 DNA 斷裂是如何被偵測、發出訊號並修復。除此之外,由於 PARP 抑制藥物是目前用來治療包含卵巢癌、乳癌等遺傳性癌症的新一類藥物,而 PARP3 也是 PARP 抑制藥物的目標之一,這項研究將能夠幫助研究者對這類型藥物的運用以及其他特性有更深一層的了解,在未來研發更好的方式來治療特定癌症。

這項研究進行超過 4 年的時間,參與的研究人員也包含了來自英國倫敦帝國學院核磁共振專業背景的 Steve Matthew 教授帶領的研究團隊,薩塞克斯大學 Steve Sweet 的研究室具有蛋白質體學背景的成員的以及樸茨茅斯大學 Alan Thorne 博士染色質生物學專業的研究團隊。

帶領研究團隊進行實驗的 Keith Caldecott 教授特別指出這項發現的研究過程中跨領域合作專業的重要性,研究中結合的專業領域包含分子生物學、細胞生物學、生物化學及結構生物學。透過這些領域的知識,研究團隊才得以了解 PARP3 如何去辨認並且標記受損的 DNA 位置。

這項發現對於日後人們對於細胞保護自身 DNA 完整性的機制有著重要意義,將有助於科學家在未來進行和新的抑制 PARP 的抗癌藥物相關研究對其中機制有更精細的了解。

(首圖來源:shutterstock) 

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