Science：实时监测活细胞DNA动态（附原文）

Damon-Salvatore

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由于正常的细胞过程及辐射等环境因素的影响，活细胞中常常会发生 DNA 损伤。细胞会不断地修复这些 DNA 损伤，但是如果修复失败， DNA 双链就有可能发生断裂，分离为两部分。这一称之为 DNA 双链断裂（double-strand break ,DSB）的细胞损伤过程对宿主细胞是有危险的，因为当断裂链试图再度配对连接时，它们没有模板可循，可能会与不同的染色体配对，导致染色体易位，基因意外重排。染色体易位是癌细胞的一个标志。
7 ~4 C) v* ~' A7 K! x# ^现在，来自美国国立癌症研究所的科学家们利用超高吞吐量的时差显微成像技术实时监控了染色体易位。研究人员的目的是调查易位过程中及之后的事件，以增进我们对于这些过程的理解，研究人员在 DNA 双链断裂和其他易位事件发生之时成功捕获了它们的图像。; ]$ E, E3 P/ s" L) V6 J6 ?1 t% m! ?
在这项研究中，研究人员通过让活体小鼠细胞接触一种特异的酶，操控了它们的 DNA 分子断裂。他们采用荧光蛋白标记断裂末端，然后用显微时差成像系统观察了接下来 36 小时发生的事件。
% s* _/ h; _7 t他们发现染色体易位分为三个不同的阶段：
7 \6 f) s! b! T" U2 h' s这一阶段，DNA 片段只轻微地移动，似乎随机地搜寻断裂链可与之配对的“伙伴”；. w7 p9 }' o% o& B- m: I
第二阶段，两断裂片段排成一行；
  K( v5 x$ W' c6 ]第三阶段，断裂片段连接到一起。; g3 W4 \: I! T7 t* p
在大多数情况下，双链断裂片段是立刻与正确的伙伴连接，但在个别情况下，不同染色体的两个双链断裂片段会转而配对。研究人员表示，这些易位非常少见，大约每 300 个细胞中才能够看到 1 个。1 r3 u0 D. b. ~2 a# X2 I( c2 C
研究人员还发现，染色体易位通常发生在双链断裂的数小时内，它们与细胞周期无关。, Z3 ^1 m8 C1 v. a$ L
另外，研究人员还发现细胞 DNA 修复系统中的一些酶可影响易位的形成。例如，当研究人员让某些细胞中的 DNA 依赖性蛋白激酶（DNAPK）丧失功能时，相比于具有活性 DNAPK 的细胞，这些细胞发生染色体易位的可能性提高了近 10 倍。研究人员表示，尽管过去已知 DNAPK 在易位形成中发挥作用，对于它的作用机制却知之甚少，新研究更深入地阐明了相关的过程，证实了 DNAPK 活性是阻止错误配对的必要条件。
" N& @6 |; a* t研究人员计划下一步设法找到一些方法来阻止 DNA 修复出错。& X. ?  Z6 L% _! B! g8 _
原文检索：+ Q: J7 z3 x9 h0 r" W, J0 S
Vassilis Roukos, Ty C. Voss, Christine K. Schmidt, Seungtaek Lee, Darawalee Wangsa, Tom Misteli. Spatial Dynamics of Chromosome Translocations in Living Cells. Science 9 August 2013; DOI: 10.1126/science.1237150

Damon-Salvatore

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