癌症是由含有 DNA 突变的异常细胞生长引起的，即 DNA 复制过程中发生的“复制错误”。如果这些错误确实经常发生，并且对生物体没有任何破坏性影响，那么其中一些错误会影响基因组的特定部分，并导致突变细胞增殖，然后侵入生物体。几年前，科学家们在我们自己的细胞中发现了一种重要的诱变剂：APOBEC，一种通常充当抵御病毒感染的保护剂的蛋白质。今天，瑞士日内瓦大学 (UNIGE) 遗传学家谢尔盖·尼古拉耶夫 (Sergey Nikolaev) 领导的瑞士和俄罗斯科学家团队破译了 APOBEC 如何利用 DNA 复制过程中的弱点来诱导基因组突变。阅读《基因组研究》。
APOBEC 是一种有用但危险的内在细胞蛋白。它主要用于对抗病毒，仅具有修饰单链 DNA 的能力——病毒 DNA 通常是单链的。因此，我们的双链人类 DNA 不应被改变。但研究人员观察到，APOBEC 诱导的突变可以在许多肿瘤细胞的整个基因组中找到。APOBEC——只能影响单链DNA——怎么会成为人类多种癌症的原因呢?科学家们已经提供了证据，表明大约 20% 的 APOBEC 突变源自 DNA 异常，称为“双链断裂”，这种异常会在一段时间内使部分 DNA 处于单链状态。APOBEC 正是在这个特殊时刻引发多种突变。但如果这种机制占 APOBEC 相关突变的 20%，那么 UNIGE 的科学家和莫斯科的同事们能够理解的是，它就是控制其余 80% 突变的机制。
DNA复制机制
在细胞分裂过程中，DNA必须按照精确的过程和时间进行复制，从原始DNA中产生两个相同的拷贝。复制从特定位置开始。两条原始链的分离和新链的合成导致复制叉：当复制叉沿着染色体移动时，新链被重建。在 DNA 复制过程中，两条链通过不同的机制进行复制，具体取决于复制叉的方向。如果立即构建两条链中的一条，则无法快速重建第二条。结果，一条链(“前导链”)永远不会以单链 DNA 形式存在，而另一条链(“滞后链”)则在一段时间内保持单链状态。