據(jù)Lebrette H 2023 年10 月6 日[Science，2023，382（6666）：109-113.]報(bào)道，瑞典斯德哥爾摩大學(xué)、法國國家科學(xué)研究中心和美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室等研究機(jī)構(gòu)的研究人員揭示了產(chǎn)生DNA 構(gòu)成單元的核糖核苷酸還原酶 （ribonucleotide reductase，RNR）的神秘面紗。

盡管DNA 在生物學(xué)中發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用，而且半個世紀(jì)以來對它進(jìn)行了大量研究，但DNA 的構(gòu)成單元（building block）是如何形成的許多方面仍不清楚。 該項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)為人們深入了解自由基酶——一種啟動DNA 合成的高活性分子——提供了思路，并可能為癌癥和傳染性疾病的醫(yī)療應(yīng)用鋪平道路。

RNR 產(chǎn)生自由基，是一類可對細(xì)胞造成損害的分子，但同時(shí)也是多種生化過程所必需的物質(zhì)。解開RNR 之謎的關(guān)鍵在于了解它們的活性自由基狀態(tài)，這是50 年前首次發(fā)現(xiàn)的一種看似矛盾的現(xiàn)象，在這種現(xiàn)象中，該蛋白本身就是自由基，因此具有奇數(shù)個電子。 人們已經(jīng)認(rèn)識到許多酶系統(tǒng)都使用了自由基化學(xué)，但在此之前，由于蛋白本身對測量的敏感性，還無法觀察到這種反應(yīng)狀態(tài)下的蛋白結(jié)構(gòu)。 研究人員利用SLAC 的Linac 相干光源（LCLS）X 射線激光器，采用蛋白和其他分子在自然界中發(fā)現(xiàn)時(shí)的溫度下對它們可進(jìn)行觀察的串行飛秒晶體學(xué)（serial femtosecond crystallography）的尖端技術(shù)，同時(shí)還采用了允許人們在易碎樣品被激光炸碎前的瞬間從它們身上收集精確信息的破壞前衍射（diffraction-before-destruction）技術(shù)。 使研究人員首次捕捉到了RNR 在活性自由基狀態(tài)下的圖像，從而直接了解了它在發(fā)揮功能時(shí)的行為表現(xiàn)。 該技術(shù)摒棄了用X 射線來測量蛋白的結(jié)構(gòu)，因自由基對這些X 射線束引起的輻射損傷極為敏感，從而使RNR 的自由基狀態(tài)失效。

該研究除了在生物學(xué)上的奠基意義，還具有治療潛力，因?yàn)镽NR 對細(xì)胞分裂至關(guān)重要。 通過這種新方法，可以了解這些反應(yīng)狀態(tài)的天然控制和利用，從而為治療提供了潛在的進(jìn)步，尤其是對癌癥等疾病的治療。 因?yàn)樵摷夹g(shù)可以研究不同類型酶中自由基形成。