生物通报道：最近，研究人员通过操纵断裂的DNA链——它们就好像鞋带一样，弄清了“细胞中的非同源末端连接（NHEJ）是如何修复双链DNA断裂的”。相关研究结果发表在7月20日的《Nature》杂志。

非同源末端连接是DNA修复、基因组编辑、免疫球蛋白基因重组等过程的基础。相关阅读：DNA修复出错何以致癌？；中国学者：提高CRISPR/Cas9介导基因组编辑的效率。然而，它的机制仍然不明确。现在，法国Marseille癌症研究中心的Mauro Modesti带领的一项新研究中，阿姆斯特丹自由大学的Erwin Peterman和Gijs Wuite以及他们的同事发现，两种蛋白质——XLF和XRCC4，捕获到断裂双链DNA的受损末端，并将它们组织在一个高度稳定、但却可移动的复合物中，就像带粘性的“袖子”，覆盖并沿DNA两端滑动。

该研究团队使用了一种自定义的四激光光学捕获和荧光显微镜成像装置，在XLF和XRCC4存在的情况下，来控制和操纵两股DNA链。通过迫使两股链组合在一起，并牵引不同的DNA末端，他们可以监控在交叉点发生了什么。

在一个关键的实验中，研究人员将两个DNA分子彼此缠绕在一起，就像一双鞋带。然后，他们添加了XLF和XRCC4，并解开了复合物。这两个蛋白质——实际上聚合成长的细丝，聚集在复合物的交叉点，将两股链紧紧连在一起。Peterman说：“在一些情况下，这些桥梁可以承受很高的压力，250 pN以上。”

然后，他们重复了这个实验，但牵拉了一个光学陷阱，以测试交界处是静态的还是移动的。Peterman解释说，如果前者是真的，该结构在这种张力下将会扭结并聚成一团；相反，它随着DNA互相滑动而翻译，从而表明它就像一串珠子一样可以自由移动。

Peterman总结道：“看起来这两个蛋白的确参与将两个断裂的DNA末端集合在一起。”纽约大学医学院的Eli Rothenberg没有参与这项研究，但他指出，这样一个动态的系统对NHEJ是有道理的，因为它必须适应多种酶的活性，包括DNA连接酶、聚合酶和核酸酶。“你需要能够保持DNA，但是四处移动，让其他蛋白质到达他们所需要去的地方。”

他补充说：“这些结果，让我们更进一步地了解NHEJ这一机制的复杂性，过去人们认为它是一个简单的透明胶封口机制。”

法国细胞综合生物学研究所的Jean Baptiste Charbonnier没有参与这项研究，但是他指出，这并不是说这个过程已被完全阐释。这些研究并不同时包括参与NHEJ的几种蛋白质，它们的角色仍不清楚。

（生物通：王英）

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Brouwer, I., “Sliding sleeves of XRCC4–XLF bridge DNA and connect fragments of broken DNA,” Nature, doi:10.1038/nature18643, published online 20 July 2016.