解开细胞中央剧集中DNA攻击的谜团可以铺平新的癌症治疗方法

新的研究揭示了线粒体——细胞内的能量发生器——如何抵御来自流氓分子对其DNA的攻击。

这些发现可能为治疗神经退行性疾病和癌症的新疗法铺平道路。这项研究还可能对“线粒体捐献”(即“三亲婴儿”)的临床进展具有重要意义。“线粒体捐献”用于纠正有缺陷的线粒体的缺陷。由谢菲尔德大学的科学家领导的这项为期五年的研究于今天(2017年4月28日)发表在《科学》杂志上科学的进步揭示了酶TDP1的作用如何在细胞核中修复受损DNA的作用 - 也是修复对线粒体DNA（MTDNA）的损伤。

线粒体是细胞的动力潜力，它们产生所有细胞活性所需的能量，并具有它们自己的DNA-遗传物质，它们依赖于产生重要蛋白质的功能。

在能量生产和制造蛋白质过程中，产生大量的恶毒反应性氧物质，其在线粒体中不断攻击DNA。这些攻击破坏了他们的DNA，但新发现显示了线粒体有自己的修复工具包，不断活跃，以维持自己的DNA完整性。

该研究的主要作者，Sherif El-Khamisy教授，谢菲尔德大学的康复信任调查员和分子医学椅子说：“每个线粒体修复工具包都有独特的组件 - 酶 - 可以切割，锤击并密封休息。这些酶的存在对于能量产生很重要。

“修复线粒体中的DNA缺陷的缺陷会影响依赖于大脑等能量的重要器官。它也对英国最近批准的线粒体替代疗法有影响，称为”三个父母婴儿“。

尽管有很多研究的重点是自由基如何损害细胞核中的DNA，但尽管MTDNA对许多不同类型的疾病（如神经系统疾病）负责，但它们对线粒体DNA对线粒体DNA的影响较小。

具有健康的线粒体对于组织再生也是必不可少的，使其对成功的器官移植特别重要。该团队进一步确定了MTDNA可以通过称为TOP1的蛋白质损坏的机制，然后是负责MTDNA的不上垂线圈。当长股缠结时，Top1断裂并快速修复股线以解开结。如果自由基也攻击线粒体DNA，那么TOP1蛋白可以被困在线粒体DNA股线上，使修复更加困难。预备el-Khamisy认为，调查结果可以为开发新疗法铺平道路线粒体疾病促进他们的DNA修复能力，或用于癌症治疗，其可以使用TDP1抑制剂，以防止在癌细胞中选择性的MTDNA修复。

“癌症依赖于迅速划分的细胞。这意味着他们需要大量的能量，所以埃尔·卡马西教授说，这将是健康的线粒体。”

“如果我们能够找到一种方法来选择性地损害癌细胞中的线粒体，通过防止或减缓其维修机制，这可能是非常有希望的。”

这些结果对于新的临床进步也很重要，例如人类施肥和胚胎机构（HFEA）的决定，以允许“线粒体捐赠 - 也被称为”三级婴儿 - 来自女性捐赠者的MTDNA被引入胚胎纠正线粒体缺陷。

“本研究表明，临床医生应在线粒体捐赠之前评估TDP1和线粒体TOP1的功能，以确保这一程序的成功，”埃尔·卡马迪教授增加。

“即使新的胚胎具有来自供体的健康线粒体DNA，它仍然可以从受体中具有缺陷的TDP1或线粒体TOP1，因为它们都是由细胞核中的DNA产生的，因此线粒体DNA损坏仍然可能会随时间发生那和cause disease."Professor Allan Pacey, a fertility expert at the University of Sheffield's Department of Oncology and Metabolism, said "Given that the first UK licence to perform mitochondrial donation procedures was awarded by the HFEA last month, the publication of this study is very timely.

“重要的是，我们要尽可能多地知道如何识别健康和健康有缺陷的线粒体，为了帮助那些具有衰弱的线粒体疾病的人。“

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