郝红艳
一个让人兴奋的旧新闻——DNA的导电性
2015-3-22 11:18
阅读:3953
标签:DNA的导电性

    最近,看到了Science 20141212期关于DNA导电性的报道,觉得非常新奇。在科学网上查到了:http://blog.sciencenet.cn/blog-1208826-855257.html,也是自己太跟不上前沿,原来已经成为旧闻。

    附件是这篇文章的英文原版。

    Science-2014-Service-1284-7.pdf

    在生命里,到处都是秘密,我们又知道了多少呢?很少看到这样能够“毁三观”的想法、结论。我不知道这种说法的正确性,因为对于测定DNA的导电性和结构化学真的知之甚少。Barton花了近三十年的时间,在周围有些人的不解甚至不屑中,坚持这自己心中疯狂的想法,最后用诸多证据表明,DNA在体外碱基配对错误时会发生导电性的改变。而John Tainer等关于DNA修复蛋白——核酸内切酶III的晶体结构的研究,给Barton提出DNA导电的生物功能了一点线索。核酸内切酶III是负责被损害核苷酸片段的切去,以便其他修复蛋白进行修复的。也就是说核酸内切酶III是直接去识别错误DNA的。DNA导电性会在配对错误时改变,而核酸内切酶III识别错误位点,那么如果核酸内切酶III是通过导电性识别错误位点的呢?这样能增加识别效率的话,真的让人不得不赞叹,自然是多么神奇,多么聪明,而人类能从一个小小的门缝里看一眼就已经很幸福了。

    Tainer等对核酸内切酶III晶体结构的研究中一直困惑于Fe4S4簇,该基团的位置并不像在其他蛋白中一样发挥着帮助蛋白折叠的功能或催化反应。后来,Tainer等在体外的氧化还原实验发现,在强氧化还原剂存在时,Fe4S4才会抓取或释放电子,而这些化合物不可能存在于活细胞中。Barton却探究了核酸内切酶III与DNA结合时会不会得失电子,结果表明,当核酸内切酶III与DNA结合时,蛋白的氧化还原电势落到最佳生物活性。这使得她提出生命中可能的作用机理:当核酸内切酶III结合到DNA序列时,Fe4S4会倾向于失去一个电子,由二价Fe变成三价Fe,并发生结构变化绑定在DNA上。但是DNA具有导电性,所以三价Fe又能很快得到一个电子,变回二价Fe,这样核酸内切酶就可以向前移动。而当DNA发生损伤,例如碱基错配时,导电性在那个点骤降,三价Fe无法得到电子,变回二价铁的状态,所以就紧紧结合在错误位置,等待其他修复蛋白的到来。

    Barton的团队在大肠杆菌中还发现,如果敲除核酸内切酶III(Endo III),另一个修复蛋白Mut Y的修复活性会显著降低;如果将Endo III基因重新转化进去敲除系中,Mut Y的活性又会恢复;他们还用一个突变的Endo III(能够结合DNA,但是不能切除错误片段),Mut Y的活性也是提高的。所以Endo III应该能帮助Mut Y等蛋白识别DNA损伤位点。我没看过这篇文章,是发表在Journal of the American Chemical Society的,应该是这篇:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja501973c

不知道他们怎么鉴定Mut Y活性的,也不是很了解Endo III是不是DNA修复过程中所必需的酶。因为如果Endo III的切除是修复的第一步,那么就不能用损伤修复来代表Mut Y的活性。

    Barton和Tainer,他们都是很伟大的科学家,让我很佩服。Barton能根据一个实验现象,提出如此疯狂的想法,最后终于找到一些相关的证据支持;Tainer解析了Endo III的结构后并没有满足,而是继续探索着Fe4S4的功能。我想,这就是科学精神吧。有很多人觉得很激动,也有很多人很质疑这种说法,可以,重要的是有人会提出别人从未想过的东西,不是吗?我觉得,科学有时候会像寻宝,在已经打开的山洞里,仔细寻找,能找到不同价值的宝贝。有些人喜欢寻找自己随手能够够到的,有些人喜欢寻找自己从未见过的,有些人喜欢寻找价格不菲的,而有些人,会去想想,除了这个山洞,后面会不会还有更大的山洞呢?Watson和Crick当年发现了DNA的双螺旋结构,打开分子生物学的大门,让我们见到了里面的奇珍异宝。Barton看到了墙角的裂缝,她要打开的山洞是否一样琳琅满目都不可知,但是,重要的是,有人愿意去放弃眼前的所有珍宝,去探索未知。


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