阐明修复紫外线损伤 DNA 的 DNA 结构（DNA 酶）

东邦大学
V体育

由东邦大学岩田龙也副教授和V体育特聘教授 Hideki Kandori 领导的研究小组发现了 DNA 序列（DNA 酶）中钠离子浓度依赖性的结构变化，这些酶具有用光修复紫外线损伤 DNA 的酶活性，并成功测量了受损 DNA 光修复过程中的结构变化。
　紫外线伤害DNADNA它被命名为光活化酶，DNA含有光活化酶的防晒剂已经商业化。DNA耐干燥、稳定性高的特性，本DNA通过改善酶来减少体内紫外线损伤DNA
　该成果将于2023年9月29日发表在《”已宣布。

演示者姓名

　Tatsuya Iwata（东邦大学药学部药物物理与分析系副教授）
　神取秀树（V体育工学研究科工学部特别教授（生命科学和应用化学领域））

演示要点

● 针对具有光修复紫外线损伤 DNA 酶活性的 DNA 序列（DNA 酶），我们发现结构根据钠离子浓度从平行鸟嘌呤四链体变化为混合鸟嘌呤四链体，并成功测量了损伤 DNA 光修复过程中的结构变化。
● 应用傅里叶变换红外光谱来获取DNA酶的结构信息。
● 通过利用DNA对干燥和热的高稳定性，预计这将为使用DNA酶开发防晒剂提供线索。

演示内容

在生物体中充当遗传物质DNA因暴露于化学品、活性氧和紫外线照射而受损。DNA如果损伤仍然存在，生物体将无法将准确的遗传信息传递给下一代，在某些情况下，这会导致细胞死亡或癌症。为了防止这种情况发生，生物受到损害DNA
　DNA紫外线辐射造成的损害是相邻嘧啶碱基之间形成共价键。生物有DNA修复机制1津尼”DNA有一种光复活酶。DNA光活化酶是一种催化反应的酶，利用近紫外光或蓝光来破坏碱基之间的共价键，使其恢复到原来的正常碱基。这个DNA包括人类在内的哺乳动物中不存在光复活酶，但其他生物体（脊椎动物、无脊椎动物、植物和微生物）中确实存在光复活酶。
　本研究的目标是伤害DNA使用近紫外光或蓝光DNA与光复活酶具有相同的功能DNA它是一个数组。具有酶活性DNA因为它是一个数组，“DNA它被称为酶。一般来说DNA作为遗传物质并在生物体中发挥作用DNA尚未报道其具有酶的功能。然而，在体外，随机序列DNA通过从群体中进行适当的选择来发挥酶的作用DNA数组是1990首次报道于DNA也可以起到酶的作用。本研究的目标DNA是2004加拿大西蒙弗雷泽大学迪潘卡森教授的研究小组受损DNA具有光能DNA据报道它是一种酶 (https://wwwpnasorg/doi/101073/pnas0305943101）。UV1CDNA酶在钠离子存在下形成一种特殊的结构，称为平行鸟嘌呤四联体，与正常结构不同DNA不吸收305 纳米吸收光并造成损害DNA（图(a)）。修复机制是光激发鸟嘌呤碱基的损伤DNA的电子转移反应。
　该研究小组过去一直从事蛋白质酶的研究DNA我们正在研究光复活酶及其修复机制DNA傅里叶变换红外 (傅立叶变换红外光谱) 光谱（注1) 解决问题。
　简介,UV1C造成的损坏DNA森由于除了教授小组之外没有任何人的报告，我们确认结果可以在我们研究小组的实验室中正确重现，并检查了条件。UV1C在钠离子存在的情况下会被损坏DNA以依赖于光的方式修复。
接下来，圆二色性（注释）测量当钠离子浓度改变时形成鸟嘌呤四联体的程度。2) 进行测量的。森教授小组240mM，该研究小组傅立叶变换红外光谱请记住，它将使用光谱法进行测量，我们研究了是否存在更合适的钠离子浓度。结果，500mM浓度高于UV1C发现除了平行鸟嘌呤四链体之外还形成杂合鸟嘌呤四链体（图(b)1.3杂合鸟嘌呤四链体中的钠离子1.8钠离子结合在一起。另外，两种结构都处于混合状态，不可能只纯化一种，但可以根据鸟嘌呤四联体的估计量（总和）来修复损坏DNA增加了，哪个结构DNA酶也被破坏DNA有光。
根据这些结果，计算钠离子浓度240mM和1500mM状态已损坏DNA傅里叶变换红外光谱光谱观察的结果表明，混合鸟嘌呤四链体比平行鸟嘌呤四链体具有更大的结构扭曲。
　通过这项研究的结果，我们能够阐明DNA酶UV1C的部分结构。 DNA通常对干燥和热具有较高的稳定性，预计未来通过改进这种DNA酶，将有可能将其应用于在体内修复紫外线损伤的DNA的防晒剂。

出版杂志

杂志名称：《ACS Omega》（2023 年 9 月 29 日）
论文标题：环丁烷嘧啶二聚体修复脱氧核酶的 Na+ 依赖性构象变化的光谱研究
（修复环丁烷嘧啶二聚体的 DNA 酶的钠离子依赖性结构变化的光谱研究）
作者：岩田龙也*、仓桥雄日、I Made Mahaputra Wijaya 和 Hideki Kanodri
(*通讯作者)
DOI 号：acsomega3c05083
论文网址：

术语表

（注1）傅里叶变换红外（FTIR）光谱
红外光谱法是一种利用波长约为25至125微米的红外光来测量物质的方法。该区域的信号提供有关分子振动的信息。频谱是使用称为傅里叶变换的数学方法计算的。

(注2)圆二色性
使用具有特定方向的圆偏振光获得的材料的特性。圆偏振光有左旋圆偏振光和右旋圆偏振光两种，它们的旋转方向不同，通过检测左右圆偏振光的吸收差异可以获得结构信息。这次，我们利用了不同鸟嘌呤四联体结构表现出不同圆二色性的事实。

附件

DNA酶UV1C和伤害DNA取决于结合的钠离子的数量形成结构
（根据 CC BY-NC 40，版权所有 2023，美国化学会。）
（a）UV1C的240mM时形成的结构。G的圆圈矩形板代表鸟嘌呤碱基。在同一平面上排列4碱基鸟嘌呤形成两层，形成鸟嘌呤四联体结构。森教授报道的平行鸟嘌呤四链体结构。
(b) 在钠离子浓度为500 mM或更高时形成杂合鸟嘌呤四链体结构。用线连接的两个蓝色六边形是受损 DNA 的示意图。这项研究揭示了它的存在。

联系信息

研究相关

东邦大学药学院药物物理与分析系
岩田龙也副教授
千叶县船桥市美山市，274-85102-2-1
电话：047-472-1780　
电子邮件：tatsuyaiwata[at]phartoho-uacjp

V体育工学研究科工学部（生命科学和应用化学领域）
特聘教授神取英树
爱知县名古屋市昭和区五木庄町，邮编：466-8555
电话：052-735-5207
电子邮件：kandori[at]nitechacjp

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