更深入理解DNA解包的過程

科學家揭示可讓我們獲得DNA資訊的蛋白質複合體

為了轉錄我們基因中的信息或修復每天發生的數十個DNA斷裂，我們的酶必須能直接訪問DNA以執行其功能。然而，在細胞核中，這種訪問受到限制，因為DNA鏈通常緊密繞繞著蛋白質，猶如線繞在紡錘上。

來自洛倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）、加州大學伯克利分校（UC Berkeley）、系統生物學研究所（Institute for Systems Biology）以及拉瓦爾大學（Université Laval）的研究人員現在對創造訪問緊密打包DNA的蛋白質複合體TIP60有了更深入的了解。掌握TIP60的詳細結構和行為可能為該蛋白質複合體涉及的不同疾病提供見解，如阿爾茨海默病和各種癌症。這項研究成果於8月1日發表在《科學》期刊上。

「這項合作研究將結構和功能測試強有力地結合在一起，以幫助我們理解這一複雜的巨大分子複合體如何執行其調節我們基因組的閱讀的職責，」伯克利實驗室的資深科學家、加州大學伯克利分校教授以及霍華德·休斯醫學研究所研究員Eva Nogales表示。「人類TIP60的結構揭示了進化如何將兩種不同的分子功能合併為一個複合體，重新調整了結構模塊如何結合以適應其雙重功能。」

TIP60的結構與功能

研究人員能夠研究這一由17種蛋白質組成的複合體的結構以及其組件之間的相互作用。他們使用了多種方法，包括在加州大學伯克利分校Nogales實驗室進行的高解析度冷凍電子顯微鏡技術。這項技術曾在2017年為三位科學家贏得諾貝爾化學獎，使科學家可以在原子層面上觀察蛋白質的結構。

「高解析度冷凍電子顯微鏡使得研究複雜生物系統（如蛋白質）的分子結構成為可能，是其他任何方法所不能實現的，」拉瓦爾大學醫學院教授、魁北克-拉瓦爾大學研究中心的研究員Jacques Côté解釋道，他也是此項研究的共同領導者。

為了更好地了解TIP60的結構，Nogales和她在伯克利實驗室和加州大學伯克利分校的團隊純化並研究了Côté小組準備的樣本。「Nogales教授不僅擁有進行這類分析所需的專業設備，她在高解析度冷凍電子顯微鏡方面的專業知識在全世界都廣為人知，」Côté表示。

TIP60的健康影響

TIP60的功能失常與多種癌症類型有關，包括結腸癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、胃癌和轉移性黑色素瘤，也與神經系統疾病如阿爾茨海默病有關。

「當訪問DNA受到限制時，修復DNA斷裂的酶無法發揮作用，並且可能會發生重大細胞損傷，」Côté說。「相同的問題也可能發生在腫瘤抑制基因上。為了讓腫瘤抑制基因得以表達，TIP60必須能夠打開通向DNA的通道。」

Côté表示，如果希望開發針對TIP60水平低的疾病的新靶向療法，充分了解TIP60的結構至關重要，包括阿爾茨海默病。

「對於這些疾病，我們可以開發一些分子，這些分子能夠與TIP60的活性位點結合，以便激活該蛋白質，」Côté說。

他補充道，對於癌症來說，可能可以在受影響組織中施用TIP60抑制劑，以局部減緩癌細胞的增殖。

「目前，尚無有效的TIP60抑制劑，」他表示。「如今，這一複合體的結構已經明確，我們希望能有所進展。」

FAQ：TIP60的研究意義

什麼是TIP60？

TIP60是一種蛋白質複合體，對DNA的訪問和修復至關重要。

TIP60功能失常會導致什麼健康問題？

TIP60的功能失常與多種癌症和神經系統疾病，如阿爾茨海默病有關。

如何利用TIP60的研究發展新療法？

對TIP60結構的深入理解可能使我們能開發新的分子來激活或抑制TIP60，以針對相關疾病。

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Meta Title: 深入了解DNA解包的TIP60蛋白質複合體

Meta Description: 科學家揭示TIP60蛋白質複合體對DNA訪問和修復的重點作用，為阿爾茨海默病和癌症的針對性療法開啟新的可能性。

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洛倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）致力於通過清潔能源、健康地球和發現科學的研究來為人類提供解決方案。該實驗室成立於1931年，基於團隊能最佳解決重大問題的信念，伯克利實驗室及其科學家已獲得16項諾貝爾獎。來自全球的研究人員依賴該實驗室的世界一流科學設施進行他們的開創性研究。伯克利實驗室是一個多計畫國家實驗室，由加利福尼亞大學管理，隸屬於美國能源部的科學辦公室。

美國能源部的科學辦公室是美國物理科學基礎研究的最大單一支持者，並致力於應對我們時代的一些最緊迫的挑戰。部分資料參考自美國能源部與美國NSO團隊。