生物行移动版

众所周知，作为遗传物质的DNA发生变异的频率越高，发展成癌症的风险就越大。反之，如果变异发生率低，癌症风险也会相应降低。那么，人体是如何监视这些变异，防止其失控而引发癌症的呢？最近发表在《分子细胞》（Molecular Cell）上的一篇文章初步揭示了这一机制。

DNA聚合酶是一类参与细胞分裂早期DNA复制的酶。它们沿着DNA双螺旋结构中的一条链移动，读取遗传信息进行复制，从而形成子细胞的新DNA。这一过程必须高度精确；如果受到辐射或DNA上有害物质的损害，复制过程就会停滞，导致细胞死亡。

然而，并非所有损害都会影响复制。此时，另一类DNA聚合酶会启动一种不严格的复制过程，即“易错DNA修复”（error-prone DNA repair）。这种修复虽然能让细胞存活，但代价是将变异引入子细胞。

人体内有十多种参与这种易错复制的酶。酶的种类越多，理论上变异机会越大，但每种酶只对应一种特定类型的DNA损伤，这种特异性反而降低了癌症风险。这些酶受到系统的精确调控，否则复制过程将失控，导致无休止的变异。

里恩（Levine）教授及其研究小组最近发现了一种阻止无休止变异的机制，确保合适的酶在恰当的时机工作。该系统的核心是多年前被科学家称为“年分子”的蛋白p53和p21，它们能够抑制癌症发生。p53和p21就像“监督员”，约束这些酶的活动。研究表明，如果p53或p21受损，这些酶的活动将变得无序，导致更多变异。

“年分子”的工作原理类似于一把分子钳，将DNA复制酶“抓”到DNA链上。当酶遇到DNA损伤时，一种称为“泛素”的小分子会黏附到“钳子”上，其作用是将易错复制的DNA聚合酶置换到“钳子”上。p53在收到损伤信号后会产生p21，p21的作用是加固“泛素”并清除失效的DNA聚合酶，以便被置换的酶发挥作用。这两种蛋白共同维持人体细胞的平衡，使细胞在稳定的突变率下分裂增殖，从而降低癌症风险。