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西奈山的研究人员发现DNA聚合酶δ如何复制基因组

西奈山的研究人员发现了DNA聚合酶δ的工作原理是如何复制细胞从一代传给下一代的基因组。在发表于《自然结构与分子生物学》上的一项研究中,研究小组还报告了某些突变如何调节这种酶的活性,从而导致癌症和其他疾病。

DNA聚合酶δ可作为人类和其他基因组中数百万至数十亿个碱基对的复制机。我们能够在DNA合成过程中首次呈现出完整酶的接近原子分辨率的结构。这些知识使我们对这种复杂的酶有了更深入的了解,这对于从人到酵母的高级生物生存至关重要。同时,我们的工作提供了有关DNA聚合酶δ不能正常运行时癌症如何发生的见解,并为设计可在某些癌症中有效治疗的聚合酶抑制剂提供了新的依据。

尽管DNA聚合酶δ已被科学家研究了数十年,但有关其总体结构和动力学的问题仍然很多。Aggarwal博士解释说:“我们展示了这种复杂机器的各个部分如何相互同步工作,以惊人的准确性复制基因组。”他的团队包括共同作者,伊坎医学院药理学助理教授Rinku Jain博士,还绘制了许多遗传突变(从父母传给孩子的遗传突变)和体细胞突变(偶然发生的突变) (在某人的一生中)与“超突变”肿瘤相关的DNA聚合酶δ。除癌症外,这些突变可能与多症状下颌发育不全,耳聋和脂肪营养不良综合征有关。

西奈山研究人员的工作必不可少的是冷冻电子显微镜的最新进展。这项技术可以对溶液中快速冷冻的分子进行成像,通过其高分辨率图片正在革新结构生物学领域。这项技术使Aggarwal博士及其团队不仅可以检查DNA聚合酶δ的单个原子,还可以检查它们如何移动以实现基因组的精确复制。西奈山与纽约市西蒙斯电子显微镜中心的合作是这项研究不可或缺的部分。

在围绕DNA聚合酶δ的最新开创性工作的基础上,西奈山将继续探索该聚合酶的独特结构和机制,尤其是其与癌症和疾病发病机理的关系。Aggarwal博士说:“我们知道某些癌症的生存依赖于这种酶,并且抑制其活性可能为将来的医学研究提供宝贵的治疗窗口。”

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