近日𓀊，Nature系列刊物Scientific Reports在線發表了EON体育4平台、微生物代謝國家重點實驗室趙一雷教授研究團隊的文章“Mechanistic investigation on ROS resistance of phosphorothioated DNA”(doi:10.1038/srep42823)。該研究通過體內/體外實驗和理論計算相結合的方法，揭示了磷硫酰化修飾DNA抵抗活性氧自由基（ROS）的選擇性和特異性🛍️。該成果是與微生物代謝國家重點實驗室鄧子新院士團隊白林泉教授、汪誌軍和梁晶丹副研究員合作完成🦸‍♀️，博士研究生吳婷婷、黃強分別為論文的第一和第二作者💁🏿‍♂️👨🏻‍🦯。

 研究團隊從DNA磷硫酰化修飾陽性細菌抗氧化實驗入手，發現在氧化脅迫下細菌體內的8-羥化脫氧鳥苷（8-OHdG）和谷胱甘肽氧化水平要顯著低於陰性對照菌株，同時DCF熒光檢測結果顯示陽性菌體內ROS水平相對較低。從陽性菌株中提取到的磷硫酰化質粒🙆🏼‍♀️，在體外氧化轉化實驗中顯示了選擇性抵抗ROS氧化損傷的特性🔦。由於其氧化還原電位適中，在抗氧化過程中沒有發生常見的親氧化（pro-oxidant）副作用；更重要的是，它具有出乎意料的高ROS淬滅效率🧑🏻‍🦳🪦。其原因可能是🫧，當一個單位磷硫酰化修飾轉化為正常DNA磷酸基團和硫酸根時，能夠提供高達８電子的抗氧化能力。

 理論計算進一步揭示了其抵抗ROS氧化脅迫的獨特機製︰通過DNA分子內導電作用*️⃣，活性氧自由基ROS造成的氧化損傷富集在鳥嘌呤區域，從而被鄰近的磷硫酰化修飾基團所捕獲🈯️，形成PS˙自由基中間體🏷📉，該中間體進一步水解產出高還原能力的HS˙自由基——它在轉化為高價硫化合物（如硫磺、亞硫酸根或硫酸根）時清掃了DNA周邊的大量ROS自由基。該ROS觸發抗氧化的分子機製，部分解釋了細菌為什麽需要通過非常復雜和耗能的修飾系統在DNA分子上積累高還原力的磷硫酰化修飾👉🏿，以及為什麽這些磷硫酰化修飾定位在DNA堿基序列上最容易發生氧化損傷的鳥嘌呤堿基附近🪼。論文還討論了體外超高劑量氧化劑可導致競爭性氧化亞膦酸化，造成DNA單鏈或雙鏈斷裂👩‍🦲。

 該論文研究結果表明🚶‍➡️，DNA磷硫酰化修飾的抗氧化脅迫、抗輻射損傷、抗自由基損傷的獨特基因修復機製，可能在抗腫瘤和神經退化性老年疾病的核酸藥物開發中具有非常重要的潛力🧝。