2002年有研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌AlkB蛋白利用催化氧化去甲基化的反應(yīng)機(jī)理對(duì)核酸堿基上的烷基化損傷進(jìn)行修復(fù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)控烷基化試劑對(duì)細(xì)菌的傷害。這一發(fā)現(xiàn)掀起了該領(lǐng)域的研究熱潮。后續(xù)研究陸續(xù)揭示了人同源蛋白ALKBH1-8，F(xiàn)TO與TET1-3共12個(gè)，在核酸的甲基化堿基損傷修復(fù)和表觀(guān)遺傳修飾中發(fā)揮關(guān)鍵作用。值得注意的是，ALKBH1-8中的若干個(gè)蛋白與腫瘤的發(fā)生與化療密切相關(guān)，肥胖相關(guān)的FTO基因可以影響到10億人的體重。十年中，圍繞著這些酶的生物學(xué)功能與結(jié)構(gòu)研究一直是熱點(diǎn)。其中，對(duì)損傷堿基底物的分子識(shí)別機(jī)制的研究有利于深刻理解酶的作用方式，而有針對(duì)性地開(kāi)展酶活性調(diào)控研究具有科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。

zui近，中科院上海藥物研究所楊財(cái)廣課題組等在Nature Structural and Molecular Biology等期刊上發(fā)表研究論文，揭示核酸氧化酶識(shí)別甲基化堿基損傷的分子機(jī)制。

結(jié)合在過(guò)去數(shù)年中對(duì)該領(lǐng)域研究整體趨勢(shì)的把握和研究工作的積累，上海藥物所楊財(cái)廣課題組在揭示核酸去甲基化酶識(shí)別堿基損傷的分子機(jī)制研究中取得良好的進(jìn)展。研究回答的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一是，為什么蛋白質(zhì)整體折疊高度相似的ALKBH2和ALKBH3，對(duì)雙鏈和單鏈核酸底物具有高度的選擇特異性。楊財(cái)廣課題組通過(guò)基序互換分析技術(shù)和化學(xué)交聯(lián)方法，揭示驗(yàn)證了蛋白質(zhì)“發(fā)夾”結(jié)構(gòu)域中三個(gè)關(guān)鍵氨基酸的組成直接決定了ALKBH3只能識(shí)別修復(fù)單鏈核酸底物中的堿基損傷，ALKBH2更加傾向于雙鏈DNA中的損傷修復(fù)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在化學(xué)生物

回答的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之二是在眾多的正常核酸堿基中，雙鏈DNA修復(fù)“管家”蛋白ALKBH2如何“大海撈針”般地準(zhǔn)確尋找、識(shí)別、定位、修復(fù)極其稀有的損傷堿基。課題組與美國(guó)芝加哥大學(xué)化學(xué)系開(kāi)展合作研究，與何川課題組一起利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)和化學(xué)交聯(lián)的研究方法，構(gòu)建了蛋白質(zhì)結(jié)合正常堿基序列雙鏈DNA的復(fù)合物。通過(guò)若干復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)的解析，發(fā)現(xiàn)了ALKBH2蛋白質(zhì)利用“探針”氨基酸探測(cè)不穩(wěn)定的堿基對(duì)，選擇性地實(shí)現(xiàn)堿基對(duì)打開(kāi)和翻轉(zhuǎn)，并利用生物化學(xué)的方法驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)中所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。Aaron Dinner課題組利用量子計(jì)算化學(xué)計(jì)算了堿基對(duì)打開(kāi)所需要的能量變化與理論值吻合。綜合上述結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物化學(xué)和計(jì)算化學(xué)的研究結(jié)果，提出了ALKBH2探測(cè)識(shí)別損傷堿基的過(guò)程模型。研究論文于2012年6月3日在線(xiàn)發(fā)表于Nature Structural and Molecular Biology。北京大學(xué)的伊成器博士為*作者，何川和楊財(cái)廣為通訊作者。