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      地球最早的生命形態(tài)如何保護(hù)他們的基因
      
			
      
				2019-04-26 10:53:44
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      認(rèn)為你的生活很艱難?想象一下，想要成為一個(gè)小小的細(xì)菌，試圖在一個(gè)年輕而荒涼的地球上站穩(wěn)腳跟。我們星球上最早的生命形式經(jīng)受了灼熱，紫外線輻射和缺氧的氣氛。
      

      地球最早的生命形態(tài)如何保護(hù)他們的基因
      

      大衛(wèi)·貝拉坦在杜克大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究技術(shù)員本杰明·盧梭研究了一種幫助這些細(xì)菌在惡劣環(huán)境中生存的分子機(jī)器。這種分子稱為光裂解酶，可以修復(fù)被紫外線(UV)輻射損壞的DNA - 相同波長(zhǎng)的太陽光會(huì)讓我們曬傷并使我們面臨更大的皮膚癌風(fēng)險(xiǎn)。
      

      “在陽光下的任何東西 - 這兩個(gè)詞的含義 - 必須有辦法自我修復(fù)，光解蛋白質(zhì)就是其中之一，”盧梭說。“它們是最古老的修復(fù)蛋白之一。”
      

      盡管這些蛋白質(zhì)已經(jīng)存在了數(shù)十億年，但科學(xué)家仍然不確定它們是如何工作的。在一項(xiàng)新研究中，Rousseau及其同事與David Beratan教授和助理研究教授Agostino Migliore合作，利用計(jì)算機(jī)模擬研究了嗜熱菌中的光解酶，嗜熱菌是地球上原始細(xì)菌先驅(qū)的偉大曾孫。
      

      該研究發(fā)表在2月28日的“美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志”上。
      

      DNA由堿基鏈A，C，G和T構(gòu)成，其順序編碼我們的遺傳信息。紫外線可以觸發(fā)兩個(gè)相鄰的堿基反應(yīng)并相互鎖定，使這些遺傳指令不可讀。
      

      光解酶使用分子天線捕獲來自太陽的光并將其轉(zhuǎn)換成電子。然后它將電子交給DNA鏈，引發(fā)一種反應(yīng)，將兩個(gè)堿基分開并恢復(fù)遺傳信息。
      

      盧梭研究了一種叫做腺嘌呤的分子在將電子從分子天線穿梭到DNA鏈中的作用。他看著古老細(xì)菌的熱愛祖先，稱為嗜熱菌，以及像大腸桿菌這樣在中等溫度下茁壯成長(zhǎng)的現(xiàn)代細(xì)菌，稱為嗜溫菌。
      

      他發(fā)現(xiàn)在嗜熱生物中，腺嘌呤在將電子轉(zhuǎn)移到DNA中發(fā)揮了作用。但在大腸桿菌中，腺嘌呤處于不同的位置，主要提供結(jié)構(gòu)支持。
      

      Rousseau說，結(jié)果“強(qiáng)烈表明，嗜溫菌和嗜熱菌在使用腺嘌呤時(shí)對(duì)于這種電子轉(zhuǎn)移修復(fù)機(jī)制存在根本性的不同。”
      

      他還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他將大腸桿菌冷卻到20攝氏度 - 大約68華氏度時(shí) - 腺嘌呤向后移動(dòng)，恢復(fù)其運(yùn)輸功能。
      

      “這就像一個(gè)溫控開關(guān)，”盧梭說。
      

      雖然人類不再使用光解酶進(jìn)行DNA修復(fù)，但蛋白質(zhì)在細(xì)菌，真菌和植物等生命中仍然存在，甚至被作為防曬劑中的一種成分進(jìn)行研究，以幫助修復(fù)紫外線受損的皮膚。
      

      Rousseau說，了解光合酶的確切作用還可以幫助研究人員設(shè)計(jì)具有多種新功能的蛋白質(zhì)。
      

      “Photolyase獨(dú)自完成所有工作 - 它收獲光線，它將電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方很遠(yuǎn)的距離，然后它切割DNA堿基，”Rousseau說。“具有這種過多功能的蛋白質(zhì)往往是蛋白質(zhì)工程的一個(gè)有吸引力的目標(biāo)。”
      
			

			
        
      
			
      
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