研究人员发现了一种新的方法，通过使用转基因酵母在实验室条件下研究DNA复制过程中的变化。这种创新方法提供了比现有的基于药物的技术更清晰的视角，这些技术用于研究细胞周期停止，这是治疗癌症和遗传疾病的重要机制。
科罗拉多州立大学的研究人员发现了一种新方法，通过使用转基因酵母在实验室环境中检查DNA复制过程中的变化。这种方法提供了比当前使用的基于药物的技术更清晰的视角，后者用于探索细胞周期停止，这是治疗癌症和遗传疾病的关键机制。
这项研究的结果已在《美国国家科学院院刊》上发表，由科罗拉多州立大学生物化学与分子生物学系的助理教授Grant Schauer主导。该研究围绕羟基脲展开，这是一种常用于临床癌症治疗的化疗药物，也用于研究中，以停止细胞发育周期进行检查。这种停止使研究人员能够深入探讨细胞分裂前发生的DNA复制的复杂过程。
这种复制过程在体内频繁发生。然而，如果被复制的DNA由于有害的新陈代谢副产品、紫外线辐射或化疗药物发生改变，就可能出现并发症。当细胞在生物学上管理的关键检查点处经历这些问题时，该过程会暂停，以避免进一步的并发症。羟基脲促进了研究细胞如何以及何时通过激活这些检查点中断复制的，从而探讨涉及的复杂生物机制。
多年以来，人们认为羟基脲通过停止DNA构建块的合成来发挥作用。然而，Schauer的研究团队观察到该药物同时在关键细胞成分中产生有害的反应性氧种。Schauer指出，这种意外反应模糊了对细胞“杀死开关”机制的理解，这些机制旨在防止在恶劣氧化条件下的不正确DNA复制。
“我们的发现表明，羟基脲以一种比以前认为的更不针对性的方式中断复制过程，”他解释道。“我们发现氧化作用通过攻击这些酶中的铁原子来抑制DNA聚合酶——直接复制DNA的酶——使其失效。这种效果在药物从环境中移除后仍然存在。”
为了应对这一挑战，科罗拉多州立大学团队设计了一种使用被称为RNR-deg的转基因酵母细胞的系统。这种方法提供了比羟基脲更少毒性且快速可逆的替代方案来停止复制过程。考虑到羟基脲今天广泛使用，这种新方法可能显著改变关于细胞周期停止的研究方法。
Schauer提到，团队利用流式细胞术分析细胞内的DNA含量和过程。在这项研究中，国家卫生研究院提供了资金，并且还有几名本科研究人员参与其中。
本科生生物化学专业的学生Hannah Reitman在项目中收集和评估数据后作为作者对此论文做出了贡献。她表示，尽管实验室工作最初让人感到困难，但成为了一次宝贵的学习机会。
“在实验室工作这个项目让我学到了许多技术和概念，这些我在讲座中是不会接触到的，”她分享道。“在实验室工作促进了独立性，磨练了优秀的解决问题能力。这些技能我将在整个职业生涯中继续发展，我对这一经历深表感谢。”
Schauer提到，研究团队打算进一步探索该主题，并计划将该技术适应于人类细胞的使用。
“RNR-deg酵母株作为一种极具前景的可能优越的替代品出现，”他表示。“它缺乏羟基脲的副作用，这可能模糊了我们迄今的理解。这是一个重大发现，我期待着在未来推动我们的研究迈向在人体细胞中的潜在应用。”
