2015年諾貝爾化學(xué)獎被授予瑞典科學(xué)家托馬斯·林達(dá)爾、美國科學(xué)家保羅·莫德里奇和土耳其科學(xué)家阿齊茲·桑賈爾，表彰他們發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞修復(fù)自身DNA的機(jī)制，為治療癌癥等疾病提供了豐富手段和廣闊前景。

DNA是細(xì)胞中的核心部分，蘊(yùn)藏著生物體的所有遺傳密碼，所有的遺傳密碼也稱基因組。一個細(xì)胞中的DNA鏈抽取出來并拉直，其長度可超過2米。人體內(nèi)的細(xì)胞多達(dá)數(shù)十億個，所有細(xì)胞的DNA加起來的長度，可以往返地球和太陽之間250次。

人體細(xì)胞的DNA每天都受到來自外界的猛烈攻擊，如化學(xué)反應(yīng)、宇宙射線和溫度變化等，這些因素都會對DNA造成破壞。但是，人體的基因并沒有因此變成一堆亂碼和降解。相反，大多數(shù)時候，它們一直循規(guī)守紀(jì)地在人體內(nèi)保持完整狀態(tài)。原因在于，人和生物體都有一系列DNA修復(fù)系統(tǒng)和機(jī)制。

林達(dá)爾、莫德里奇和桑賈爾三位科學(xué)家，是因?yàn)楦髯躁U明了與人類相關(guān)的若干DNA修復(fù)過程和機(jī)制而獲得今年的諾貝爾化學(xué)獎。他們的研究成果是三種不同的DNA修復(fù)機(jī)制。

林達(dá)爾：發(fā)現(xiàn)堿基切除修復(fù)機(jī)制

20世紀(jì)60年代的科學(xué)界認(rèn)為，保持穩(wěn)定是蘊(yùn)藏大量遺傳信息的DNA的一種特性，否則，人和其他生物就不會有“龍生龍鳳生鳳”的繁衍。

但是，當(dāng)時正在美國普林斯頓大學(xué)進(jìn)行博士后研究的林達(dá)爾對DNA的穩(wěn)定性提出質(zhì)疑，這是他從自己研究的主要對象RNA進(jìn)行試驗(yàn)產(chǎn)生的疑問，因?yàn)樵谠囼?yàn)中會對RNA加熱，結(jié)果導(dǎo)致RNA分子迅速降解。同樣的情況是，如果DNA受到外界因素，如加熱和輻射的影響，是否會造成DNA的不穩(wěn)定？

幾年后，他返回瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院，開始尋找這一問題的答案。一些直接試驗(yàn)結(jié)果證明他的懷疑是正確的，DNA雖然有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，但仍然會發(fā)生降解和損害。林達(dá)爾估計(jì)，每天基因組都會發(fā)生數(shù)千次的損傷，這與生命能持續(xù)存在并完好無缺的現(xiàn)象直接相悖。這也意味著，可能存在著一套修復(fù)DNA缺陷的系統(tǒng)。

為解開這個謎團(tuán)，林達(dá)爾采用細(xì)菌為研究對象，尋找能修復(fù)損傷DNA的物質(zhì)。細(xì)菌的DNA與人類一樣，也是由四種核苷酸組成。DNA分子中最薄弱的核苷酸是胞嘧啶，容易失去氨基并導(dǎo)致遺傳信息發(fā)生改變。

在正常的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，胞嘧啶C和鳥苷酸G配對，但是，失去氨基的胞嘧啶C會變成另一種堿基尿嘧啶（U），后者會與腺嘌呤A配對，這是一種堿基錯配。如果這種錯配持續(xù)存在，就會在DNA復(fù)制后發(fā)生基因突變。由此，林達(dá)爾認(rèn)為，細(xì)胞必須有修復(fù)這種變化的方法，例如，有某種修復(fù)堿基錯配的酶。

經(jīng)過多年的潛心研究，林達(dá)爾發(fā)現(xiàn)細(xì)胞里有一種蛋白質(zhì)（糖苷水解酶），專門尋找和識別一種特定的DNA堿基錯誤，然后把它從DNA鏈上切掉，從而修復(fù)DNA。

從1980年到1996年，林達(dá)爾在體外試驗(yàn)中確定了人體內(nèi)DNA堿基切除修復(fù)機(jī)制。這項(xiàng)研究開啟了DNA修復(fù)機(jī)制研究的大門，并讓人們明白，DNA會以一定的速率發(fā)生衰變，但是堿基切除修復(fù)機(jī)制會不斷抵消DNA的受損。