生物通报道：科学家们通过低温冰冻定格了差不多两百个生物学结构，首次为人们展示了DNA双链断裂的整个过程。

西班牙国家癌症研究所（CNIO）的研究团队开发了一种特别的生物学晶体制造技术，首次观察到了DNA双链断裂的全过程。他们通过计算机模拟，将这个微秒级的过程展现在人们眼前。这一成果发表在十二月八日的Nature Structural & Molecular Biology杂志上。

“我们知道这些双链断裂是由内切酶负责的，但还不了解它的确切工作机制，”领导这项研究的Guillermo Montoya说。“我们描述了内切酶I-Dmol介导这种基础反应的详细动态。这些结果可以推广到负责DNA断裂的其他内切酶上。”

DNA断裂出现在许多至关重要的生命过程中，比如突变、合成、重组和修复。了解这个过程的准确机制能为许多生物技术应用提供帮助，包括校正突变治疗罕见的遗传性疾病、构建转基因生物等等。

内切酶是一个高度特化的动态体系，它们的切割功能就好比一个特殊的裁布机，只有当特定颜色组合的布料通过时才进行剪切。（延伸阅读：Science：可编程的DNA剪刀）

研究人员对Desulfurococcus mobilis 的归位内切酶I-Dmol进行研究，着重观察了I-Dmol活性位点发生的构象改变。I-Dmol活性区域含有氨基酸，相当于是断开DNA的刀片。

他们通过调节温度和PH平衡，将一个通常几微秒的化学反应延长到了十天，并在这些条件下，获得了整个过程的慢动作影像。

“我们利用镁离子来触发酶促反应，随后制成生物学晶体并将其-200ºC冷冻，”Montoya说。“我们以这种途径收集了185种晶体结构，捕捉到了DNA双链断裂时每一步发生的构象改变。”

最后，研究人员通过计算机分析，阐明了DNA双链断裂的七个中间阶段。“我们为此感到非常振奋，因为阐明DNA双链断裂的具体机制，可以帮助人们重新设计这些内切酶。这样的精确分子剪刀，将成为基因组编辑的实用工具，”他总结道。

生物通编辑：叶予

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