研究人員已經確定了一種與DNA修復有關的關鍵酶復合物的結構，并追蹤了它在執行其生化功能時所經歷的構象變化的循環。

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，并且可以導致細胞死亡。然而，細胞具有檢測和修復DSB的有效機制。稱為MR復合物的分子機器在該過程中起著重要作用。它識別并綁定到DSB，并啟動破壞的雙螺旋修復。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復合體的完整三維結構，并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復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。該建筑群本身擁有開放式建筑。但是當遇到DSB時，它會與DNA結合并將兩端結合在一起，充當鉤環緊固件的分子等效物。然后該復合物分離阻斷斷裂末端的任何化學加合物并從DNA中除去更多的亞基。然后，這些操作提供“干凈的中斷”，為修復過程本身做準備。“由于該綜合體的復雜結構，這一過程中涉及的構象變化尚未得到闡明，”LisaK?shammer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，并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，并成功地確定了在大腸桿菌中發現的MR復合物的完整結構。細菌復合物比其在高等生物中的對應物稍微復雜，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要么位于離核酸酶活性中心相對較遠的位置，要么以活躍中心無法進入的方式結合，”K?shammer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，并且積極參與DNA末端的結合和加工。“我們的研究結果在尋求更深入理解復雜機制方面取得了重要進展，這些機制使這些酶能夠修復DNA中的雙鏈斷裂，”Hopfner說。由于DSB在許多類型癌癥的發病機制中發揮重要作用，因此對復合物功能的新見解也具有潛在的醫學意義。