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[交大智慧]生命科學技術學院科研團隊在DNA硫?;揎椀挚惯^氧亞硝酸ROS分子的機制研究上再獲新進展
發布時間 :2020-09-14  閱讀次數 :1422

近日,美國化學會期刊《ACS Chemical Biology》以Supplementary Cover Article形式在線發表了上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室趙一雷教授課題組在DNA硫?;揎椀挚筊OS機制研究上的最新進展“Defense Mechanism of Phosphorothioated DNA Under Peroxynitrite-mediated Oxidative Stress”(doi:10.1021/acschembio.0c00591)。文章的第一作者為博士生黃強,是該課題組繼2017年揭示磷硫?;揎桪NA抵抗活性氧自由基機制“Mechanistic investigation on ROS resistance of phosphorothioated DNA”(doi:10.1038/srep42823,第一作者 吳婷婷博士)后的又一新發現,參與這項研究的還有鄧子新院士團隊白林泉教授、汪志軍副研究員和梁晶丹副研究員等。

前期研究揭示,細菌DNA硫修飾可增強其對極端環境的耐受性,抵抗Fenton試劑、雙氧水等常見ROS試劑,但也有研究報道細菌DNA硫修飾基因組對次氯酸(漂白水的有效成分)高度敏感。因此,深入研究硫修飾DNA與不同ROS分子的互作顯得尤為重要。

過氧亞硝基是一種人體免疫應答中抵抗病原的ROS分子,可誘導DNA的斷裂和堿基突變并觸發細胞死亡,與癌癥、老年癡呆癥、炎癥等多種重大慢性疾病發生和發展相關。為了研究人體免疫系統和硫修飾細菌之間的“矛”與“盾”關系,該研究小組通過細菌生存實驗、分子生物學技術和定量生物學方法成功地揭示了細菌內硫修飾DNA在抵御過氧亞硝基引發的氧化應激過程中的防御機制。通過比較小分子硫代磷酸酯、谷胱甘肽以及16種硫修飾二核苷酸與過氧亞硝酸的反應速率,發現在DNA核苷酸分子中,硫修飾磷酸單元與過氧亞硝酸的反應速率顯著提高,接近于谷胱甘肽等含有活性巰基的小分子。并且利用小分子模型實驗證明了硫修飾DNA轉化為正常DNA時其中的硫元素轉化高價硫氧化產物從而減弱氧化應激過程對DNA分子的損傷。

該研究結果不僅再次驗證了該團隊提出的“S/O Yin-Yang”(硫/氧陰陽互作)模型,而且進一步加深了科學家們對硫修飾DNA抵抗ROS分子特異性的理解、為探索DNA硫修飾醫學應用提供基礎。

硫修飾DNA抵抗過氧亞硝酸氧化脅迫的分子機制

(通過快速“硫-氧”陰陽轉化,在硫修飾DNA恢復為正常DNA時,把過氧亞硝酸介導的高氧化性氮氧自由基轉化為具有還原力的硫衍生物,從而吸收周邊更多的ROS分子)

全文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.0c00591

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