2015年诺贝尔化学奖再一次授予了生物化学领域，由三位在“DNA修复机制”领域做出卓越贡献的科学家Tomas Lindahl、Paul Modrich和Aziz Sancar。

DNA是遗传信息的基础，它的损伤可造成编码信息的错误而引发一系列不良后果，之所以大多数情况下细胞内DNA保持结构的相对稳定性，其原因就在于机体具有一套修复机制，以尽可能减少DNA的损伤和破坏。

一、碱基切除修复

早在1960年代，求学期间的Tomas Lindahl就通过理论比较DNA可能的损伤和实际存在损伤之间的不一致而推测存在DNA修复系统。为了证实自己的推测，Tomas Lindahl随后开始寻找DNA修复酶。

DNA含有四种碱基，A、G、C、T，其中C非常不稳定，容易脱氨酸变为U，这种变化造成原来与G配对而变成与A配对，当细胞再次复制可引发DNA突变。Tomas Lindahl接过几年艰苦卓越工作，功夫不负有心人，最终于1974发现U-DNA糖基化酶，这是第一种DNA损伤修复系统，该酶可将U切除，随后还有第二种酶将剩余的戊糖和碱基切除，最后在DNA聚合酶催化下根据模板G的信息重新修复为C。这是人类鉴定的第一种DNA修复系统，称为碱基切除修复，这项研究开启DNA修复机制研究的大门。

二、核苷酸切除修复

很早就发现一种现象，用一定剂量紫外线照射可杀死细菌，但如果替换为可见蓝光，则细菌可复活。Aziz Sancar对这个现象非常着迷，试图发现这种现象背后的秘密。

1976年，Aziz Sancar成功鉴定出光修复酶（photolyase），到1983年，他又进一步鉴定出暗修复系统（UvrA、UvrB和UvrC蛋白），并阐明了DNA损伤修复机制。原来紫外线照射可使相邻两个碱基TT自身共价相连形成二聚体，而这些修复蛋白可精确识别损伤部位，切除TT前后各几个核苷酸，总长度约12-13个，切除造成的切口在DNA聚合酶的催化下最终形成修复完成。这种修复称为核苷酸切除修复。

三、碱基错配修复

尽管DNA聚合酶具有较高保真度，但无法做到百分之百，以人为例，在30亿对碱基复制过程中，总会存在少量未正确按照标准配对产生新链碱基，在基数较大（30亿对）前提下，任何小比例的错配其数量都是可观的，如何解决这个问题对细胞而言也是一个巨大考验。

出生于美国新墨西哥州的Paul Modrich在17岁时（1963年）就由父亲告诉他DNA的重要性，而那一年恰恰是沃森-克里克获奖的第二年。自此开始，Paul Modrich就对DNA产生了难以置信的痴迷，并最终于1989年对碱基错配修饰系统进行了全新阐述。原来DNA复制过程中，模板链和新生成的链存在一定差异，而有一组酶可识别模板连（这很关键，负责后面容易把正确的切除），而另外一组酶可识别错配碱基（错配比正常配对存在差异），然而两组酶靠近，从而启动DNA切除能力，将两类酶之间包含错误碱基的新生成链切除（注意，必须切除新生成链），然后再在DNA聚合酶等催化下完成修复。

四、意义

DNA损伤修复的意义不言而喻，不修复就极有可能引发碱基突变，而许多突变都是有害的，可引发癌症等多种疾病的发生，因此将对疾病发生机制的理解以及预防和治疗具有重要意义。但真正重要的是这是一种生命基本方式，是个体得以适应自然界的基础，这套系统的阐明对理解生命也具有重要意义。

 

总结：今年的诺贝尔化学奖再一次授予生物化学领域，深层次而言授予酶学领域，因为每种修复的背后都是将损伤切除，然后重新合成正确碱基过程，基本都需要酶的参与。酶的重要性可通过至今约50项诺贝尔奖都与此有着密切联系，说明在分子生物学主导的今天，酶仍然具有重要意义。

 

注：由于时间较仓促，如有不准确甚至错误的地方望包含指出。尽可能将语言说的通俗些，可能还会有不足之处，也望海涵。

 

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