光镊子技术研究DNA修复

结合一种被称为C-trap的光镊子技术，它可以操纵DNA的单个分子和一种新方法，研究人员能够详细了解细胞是如何发现和修复受损DNA的。在这项新研究中，研究人员使用C-trap来研究不同的DNA修复蛋白是如何识别并结合到各自形式的损伤上的。

结合一种被称为C-trap的光镊子技术，它可以操纵DNA的单个分子和一种新方法，研究人员能够详细了解细胞是如何发现和修复受损DNA的。他们的发现发表在《Nucleic Acids Research》杂志上。

在这项新研究中，研究人员使用C-trap来研究不同的DNA修复蛋白是如何识别并结合到各自形式的损伤上的。

“我喜欢把DNA损伤想象成一个坑洞，”皮特大学药理学和化学生物学系教授Ben Van Houten博士解释说。“在一个特定的DNA修复途径中，从发现坑洞到植入修复补丁需要大约30种蛋白质。虽然我们不能一次观察到所有这些蛋白质，但我们可以两个两个地观察它们。”

Van Houten的实验室对修复DNA损伤的蛋白质很感兴趣，这些损伤是由环境因素引起的，比如来自太阳的紫外线辐射和环境污染物。C-trap系统采用了获得诺贝尔奖的光学镊子技术，这种技术使用一束强光来抓住和移动微小的珠子，直到它们粘在分子的两侧。

“你可以把两个珠子放在一起，希望两个DNA末端像魔术贴一样固定在每个珠子上。当你把珠子进一步分开时，你实际上可以感觉到DNA的力量，就像弹簧或橡皮筋一样，”Van Houten实验室的博士后、第一作者Matthew Schaich博士说。

Van Houten小组与肯特大学的研究人员合作，开发了一种新方法，称为核提取物中DNA结合蛋白的单分子分析(SMADNE)。

利用SMADNE，研究人员从细胞核中提取DNA修复蛋白。然后，他们将这些蛋白质引入C-trap，并分析它们如何以及何时与含有各种类型损伤的DNA结合。

Schaich解释说:“你有一个DNA损伤区域，你想知道细胞是如何识别和修复它的。要了解的最重要的事情之一是谁先到达那里。一旦它到达，它会在整个修复过程中停留吗?它会把修复过程交给不同的蛋白质吗?有了C-trap，你可以观察蛋白质的来去，并了解很多关于组装和拆卸的顺序。”

Van Houten认为DNA修复蛋白就像人们在酒吧社交一样。

“两个人走进一家酒吧。谁先穿过这扇门?他们在酒吧一起坐多久，然后谁先离开酒吧?DNA修复蛋白，就像人一样，是动态的。”

研究人员发现，正如预期的那样，当DDB1和DDB2一起在损伤部位工作时，它们通常一起到达DNA并一起离开。但令他们惊讶的是，他们还观察到两种蛋白质在不同时间到达和离开的11种不同的关联和解离模式。

除了DDB1和DDB2, Van Houten的团队还使用C-trap和SMADNE研究了几种不同修复途径的DNA修复蛋白的活性，以更好地了解这些修复系统。

他们的发现可以为更好地理解这些通路的中断如何导致癌症等疾病铺平道路，并可能为新的治疗方法铺平道路。

“DNA修复是一把双刃剑，”Van Houten解释道。“如果你没有有效的修复，环境压力可能会造成足够的损害，从而导致癌症的发展。另一方面，许多癌症治疗是通过靶向DNA修复机制来杀死肿瘤的。”

Van Houten和他的团队已经为他们的SMADNE系统申请了专利，并将继续分析这种紫外线损伤修复途径中的所有30种蛋白质。

“C-trap和SMADNE的结合为DNA修复的研究提供了无限的机会。但是我们用这个新工具能回答的最重要的问题是什么呢?对我（Van Houten）来说，它是知道每个蛋白质在这一途径中的确切作用。”