爱荷华大学 信用:照片由达尼尔·库泽列夫/Unsplash
每个生物都有脱氧核糖核酸，每个生物都参与脱氧核糖核酸复制，即脱氧核糖核酸在细胞分裂过程中精确复制自己的过程
虽然这是一个屡试不爽的过程，但问题还是会出现
断裂诱导复制(BIR)是解决这些问题的一种方法
在人类中，它主要用于修复不能用其他方法修复的脱氧核糖核酸断裂
然而，BIR本身，通过其对脱氧核糖核酸的修复以及如何进行这些修复，可以引入或导致基因组重排和突变，从而导致癌症的发展
“这是一把双刃剑，”爱荷华大学生物系教授安娜·马尔科娃说，她从1995年开始研究BIR
“基本的修复能力是好事，有些DNA断裂是其他方法无法修复的
所以，这个想法很好
但是结果可能会很糟糕
" 由马尔科娃领导的一项新研究发表于2009年1月16日
20在《自然》杂志上，试图通过首次描述BIR从头到尾的顺序来梳理出BIR的高风险回报安排
生物学家开发了一种新技术，使他们能够在酵母模型中研究BIR在整个修复周期中是如何运作的
到目前为止，科学家们只能在开始和结束阶段研究BIR的操作
研究人员随后引入了阻碍脱氧核糖核酸复制的因素，如转录——复制脱氧核糖核酸以产生蛋白质的过程——这被认为是由BIR辅助的
“我们的研究表明，当BIR在这些碰撞中前来救援时，它的到来要付出非常高的代价，”该研究的对应作者马尔科娃说
“当BIR遇到转录时，它会引入更多的不稳定性，这会导致更高的突变
因此，我们认为主要在转录和复制之间的碰撞中发现的不稳定性可能是由前来救援的BIR引起的，这种碰撞被认为会导致癌症
它来了，它拯救了我们，但是它到底有多大的帮助还是个问题
" 科学家已经知道BIR在某些阶段是如何工作的
例如，他们知道脱氧核糖核酸修复装置在受损的脱氧核糖核酸周围形成一个气泡，然后向前移动，解开脱氧核糖核酸，复制完整的片段，最后将复制的片段转移到新的脱氧核糖核酸链上
但仍然难以捉摸的是，在BIR的整个修复周期中
使用一种包括点滴数字聚合酶链反应的技术和一种由生物学研究生刘莉萍开发的新的脱氧核糖核酸纯化方法，研究人员能够从头到尾观察BIR
“如果你把它想象成一列火车，李平安装了一系列车站，她观察了火车在每个车站是如何运行的，跟踪了每个车站的DNA增长，每个车站发生了多少增长，因此，总的来说，整个过程是如何展开的，”马尔科娃解释道
然后，研究小组故意在一些站引入障碍物——转录和另一个称为内部端粒序列的障碍物——以观察BIR如何应对这些障碍物
一个发现是:当转录在BIR过程开始时被引入，修复无法开始，就好像它们被抑制了一样
此外，研究人员发现，转录相对于BIR的方向可以影响修复周期，并可能是影响不稳定性的一个重要因素，可促进人类癌症
“科学家们已经知道，在高转录与正常复制相遇的地方，存在很多不稳定性，”马尔科娃说
“我们直到现在才知道它来自哪里，为什么会发生
" 这项研究的第一作者是刘，他是马尔科娃实验室的一名六年级研究生，他的研究课题是“追踪断裂诱导的复制表明它在路障处停滞不前”
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