研究人員已經確定了一種與DNA修複有關的關鍵酶複合物的結構 ，並追蹤了它在執行其生化功能時所經曆的構象變化的循環 。

各種類型的DNA損傷都會對它們發生的個體細胞和整個生物體產生嚴重的影響 。DNA螺旋的兩條鏈同時斷裂的實例特別有害 。這種雙鏈斷裂（DSB）可以通過輻射以及環境毒素誘導 ，並且可以導致細胞死亡 。然而 ，細胞具有檢測和修複DSB的有效機製 。稱為MR複合物的分子機器在該過程中起著重要作用 。它識別並綁定到DSB ，並啟動破壞的雙螺旋修複 。由LMU基因中心結構分子生物學主席Karl-Peter Hopfner教授領導的科學家小組現在破譯了MR複合體的完整三維結構 ，並確定了它的工作原理 。分子細胞 。

Hopfner的研究小組此前已表明MR複合物由四種蛋白質組成 。其中兩個是核酸酶 ，它們自己切割DNA鏈 。其他的是ATP酶 - 從ATP分子中去除磷酸基團的酶 ，從而釋放化學能 。該建築群本身擁有開放式建築 。但是當遇到DSB時 ，它會與DNA結合並將兩端結合在一起 ，充當鉤環緊固件的分子等效物 。然後該複合物分離阻斷斷裂末端的任何化學加合物並從DNA中除去更多的亞基 。然後 ，這些操作提供“幹淨的中斷” ，為修複過程本身做準備 。“由於該綜合體的複雜結構 ，這一過程中涉及的構象變化尚未得到闡明 ，”LisaKäshammer說 ，該論文的第一作者 。ATP酶含有突出的絲狀結構元件 ，稱為卷曲螺旋 ，由緊密相連和螺旋排序的氨基酸序列組成 。這些長絲是長而柔韌的，並且它們的移動性使得使用傳統的X射線晶體學方法無法辨別它們的精確過程 。

該團隊轉向冷凍電子顯微鏡來解決這個問題 ，並成功地確定了在大腸杆菌中發現的MR複合物的完整結構 。細菌複合物比其在高等生物中的對應物稍微複雜 ，但是在它們的整體結構中 ，兩種形式彼此相似 。新結構現在可以辨別出核酸酶如何與DNA實際結合 - 這個問題至今仍未解決 。“在以前發表的結構中 ，DNA要麽位於離核酸酶活性中心相對較遠的位置 ，要麽以活躍中心無法進入的方式結合 ，”Käshammer解釋說 。新結構表明 ，與DNA的結合導致核酸酶轉120度 ，

該研究還闡明了卷曲螺旋區域的功能 。正如新結構模型所示 ，這些區段形成穩定DNA的支架 ，並且積極參與DNA末端的結合和加工 。“尊龍凱時的研究結果在尋求更深入理解複雜機製方麵取得了重要進展 ，這些機製使這些酶能夠修複DNA中的雙鏈斷裂 ，”Hopfner說 。由於DSB在許多類型癌症的發病機製中發揮重要作用 ，因此對複合物功能的新見解也具有潛在的醫學意義 。