新的研究表明辐射影响DNA和细胞如何恢复

我们经常暴露于电离辐射比我们想象:当我们沐浴在阳光下,发出紫外线,或者当我们得到了x光检查。甚至当我们乘坐洲际飞行,到达海拔10000米。这种类型的DNA辐射是有害的,因为它会破坏它,打破它的结构或修改,导致肿瘤的形成。
拉斐尔Potestio为首的一群科学家,包括Manuel Micheloni洛伦佐Petrolli蒋禄卡Lattanzi研究DNA的断裂,一直受到电离辐射的影响。他们计算辐射之间的平均时间和DNA链的断裂。他们发现DNA受损区域之间的距离越多,时间越长DNA结构保持在一起。结果,这让细胞有更多时间去修理损坏的地方。

计算模型。研究人员创建了一个计算机模拟的双链DNA序列,一种游戏。他们模仿丝辐射损伤,观察它的行为。其中一个最危险的后果的影响辐射对DNA断裂称为双链断裂(双边带),连续性的中断结构和化学两个互补链的DNA骨架。这种类型的损伤会导致严重的后果在细胞水平上。科学家们立即明白链不失,时间链打破成指数增加,DNA链断裂之间的距离。作者的工作设法制定一项法律基于之间的距离的平均断裂时间链断裂。“这信息是至关重要的——强调拉斐尔Potestio——因为它可能影响DNA修复过程的有效性”。

破裂时间和维修时间。细胞有一个复杂的酶系统的控制和DNA的“维护”,当它接收到触发信号的损伤。然而,这种机制并不损害后立即触发,延迟会影响细胞的正常功能。序列修改可能不是有效的,如果它发生时通过一个或多个同义突变,导致相同的蛋白质的合成。然而,如果有大量的DNA序列的变化或修复过程中的错误,在最好的情况下细胞自杀(这一过程被称为“凋亡”),因为它意识到序列是不正确的或不可挽回的损害。在最坏的情况,另一方面,细胞恢复DNA链的完整性,但这可能会导致突变,或核苷酸序列的变化,这可能会导致不正常的行为,因此遗传修改,染色体突变或癌症的发病。

从电脑模拟练习。该研究的作者认为这项工作是重要的放射生物行业和代表一个可能的第一步发展在医学治疗和预防。这项研究突出使用数值模拟实验技术,可以复制:将从计算机仿真实验室研究人员的目标之一。理解当DNA受到辐射开辟了道路,从长远来看,新的和越来越精确的放射疗法的治疗。“这项研究具有双重和补充目的——Potestio解释道。一方面,了解引起细胞损伤的机制,以防止或限制这种损害,另一方面,找到最好的方法造成最大可能的破坏。这很重要,例如,在质子治疗领域,它使用电离辐射,尤其是质子,针对肿瘤细胞和杀了他们”。“放疗——他仍然包含一系列更复杂的问题,比如,例如,精确定位的辐射存入癌症组织,以防止射线攻击健康细胞受损。我们越了解辐射和DNA链的断裂的后果,我们将准备开发其他治疗和减轻副作用,”Potestio总结道。

参考:Micheloni M, Petrolli L, Lattanzi G, Potestio r .辐射诱导DNA双链断裂通过粗粒度的动力学模拟。生物物理期刊。2023年。doi:10.1016 / j.bpj.2023.07.008

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