人細胞在一生當中都會通過分裂產(chǎn)生新的細胞。在這個過程中，穩(wěn)定地甚至是有節(jié)律地供應DNA構(gòu)成單元（building block）是產(chǎn)生新的DNA所必需的。如今，在一項新的研究中，來自丹麥哥本哈根大學健康與醫(yī)學學院的研究人員首次展示了人細胞如何精確地調(diào)節(jié)這個過程從而確保它不會發(fā)生差錯和導致疾病。他們還展示了他們?nèi)绾文軌虿倏v這種節(jié)律，并且指出這一點在未來如何被用來殺死癌細胞。相關研究結(jié)果發(fā)表在2017年11月10日的Science期刊上，論文標題為“Redox-sensitive alteration of replisome architecture safeguards genome integrity”。

　　在人細胞中，新的DNA是利用核糖核苷酸還原酶（ribonucleotide reductase， RNR）產(chǎn)生的被稱作核苷酸的構(gòu)成單元形成的。在此之前，我們還沒有完全理解RNR節(jié)律和合適數(shù)量的核苷酸的存在如何精確地與DNA復制速度保持一致。

　　如今，這些研究人員繪制出核苷酸的流動和調(diào)節(jié)。這種流動遵循著與DNA復制相同的節(jié)律，而且當發(fā)生偏差時，細胞就會調(diào)節(jié)著這個過程，讓兩者保持一致。

　　論文通信作者Jiri Lukas教授說，“我們能夠觀察到這兩個過程遵循著相同的周期性節(jié)律。當RNR（即核苷酸制造工廠）失去節(jié)律時，在核苷酸供應變得極低之前，我們發(fā)現(xiàn)了一種立即減慢DNA復制速度的機制?！?/p>

　　核苷酸供應追趕上來

　　這些研究人員發(fā)現(xiàn)細胞對核苷酸流動發(fā)生的極小變化作出反應。如果核苷酸產(chǎn)生停止，那么一種由活性氧（ROS）組成的化學信號將會散播這一信息來減慢DNA復制速度。

　　這項研究報道鑒于在人基因組中所有活躍地復制DNA的位點含有檢測這種化學警報信號的蛋白PRDX2，核苷酸供應與DNA復制速度之間的通信是可能存在的。

　　當這種情形發(fā)生時，PRDX2蛋白從DNA中釋放一種被稱作TIMELESS的加速器，而這種釋放會減慢細胞復制它的DNA的速度。更慢的DNA復制允許核苷酸供應趕上來，從而與DNA復制保持相同的節(jié)律。正因為如此，幾乎總有足夠的核苷酸來合成DNA，而這對于無差錯地復制健康的基因組是至關重要的。

　　高速DNA復制會殺死癌細胞

　　這些發(fā)現(xiàn)有助認識一些疾病，但在與癌癥相關的問題上尤其重要。這些研究人員證實他們能夠讓提醒細胞存在核苷酸產(chǎn)生問題的化學信號失活。在這種情形下，細胞不能夠減慢DNA復制速度，他們認為這將阻礙癌細胞增殖，這是因為它們特別容易受到高速DNA復制的影響。

　　論文第一作者Kumar Somyajit說，“我們發(fā)現(xiàn)癌細胞相當緩慢地復制它們的DNA，這是因為它們具有異常的基因組，復制DNA就必須克服許多障礙。當我們破壞它們緩慢地復制它們的基因組的能力時，這些癌細胞就會死亡，這是因為它們不能夠應付它們的DNA模板上的太多凸起。