多伦多大学的研究人员发现，精心设计的细丝，液滴动力学和蛋白质连接系统可以修复细胞核中某些受损的DNA。这些发现进一步挑战了破碎的DNA毫无目标地漂浮的信念，并突显了跨学科研究在生物学和物理学中的价值。

DNA修复有助于确保基因组的稳定性，从而使细胞发挥功能并促进所有生物的健康。双链DNA断裂对细胞特别有毒，几十年来研究人员一直认为，这些断裂无方向地漂浮在细胞核内，直到它们触发其他细胞变化或发生在固定剂机制上。

这种想法在2015年开始改变，当时Karim Mekhail和他的实验室表明，受损的DNA可以通过运动蛋白“救护车”有意地转运到DNA“医院”，这些区域富含细胞核中的某些修复因子。研究人员随后与美国宇航大学的航空工程师合作，证明了在单双链断裂后，DNA通过长形的类似螺纹微管的“高速公路”行进进行修复。

在当前的研究中，Mekhail及其主要作者Roxanne Oshidari研究了具有许多DNA双链断裂的酵母细胞，并表明较短类型的微管丝和由DNA修复蛋白组成的液体状小滴之间的协调可实现a的形成和功能。 DNA修复中心。

密歇根大学的实验室医学和病理生物学副教授梅哈伊尔说：“液滴与核内微管协同工作，促进了受损的DNA位点的聚集。在这些不同位点的修复蛋白聚集成液滴，融合成更大的修复体。中心的液滴，通过较短的核微管的作用。”

梅哈伊尔说，这种较大的油状液滴的行为就像蜘蛛一样，射出一团星形细丝，这些细丝束缚在较长的高速公路上，沿着该高速公路可以将受损的DNA运送到DNA医院。

《自然通讯》杂志今天发表了研究结果。

Mekhail求助于T的机械和工业工程系教授Nasser Ashgriz，以测量和了解液滴在修复过程中的作用。梅哈伊尔(Mekhail)谈到阿什格里兹(Ashgriz)时说：“您不能要求在流体动力学方面有更好的专业知识，他就在马路对面。”

梅哈伊尔将液滴的视频带给了阿什格里兹(Ashgriz)，后者将其投射在办公室的大屏幕上，并确认流体动力学似乎在起作用。但是，跨越生物学与物理学鸿沟的交流充满了挑战。Ashgriz说：“一开始就很难理解它们的作用，因为我们的术语完全不同。”

但是，当他和Mekhail用通俗易懂的语言来描述液滴的行为时，事情就开始变得有意义了。“我们专注于液滴的物理方面，” Ashgriz说。“导致它们运动和动力学的物理学成为我们的共同语言。”

经过几个月的讨论和实验，计算机模拟反复预测较短的细丝会像活塞一样运动，从而降低核质中的压力并产生吸引作用，从而导致液滴融合。Mekhail和他的团队证实了他们实验室中的发现。

“通常，当我们深入研究某个领域的细节时，我们会彼此分开，” Ashgriz说。“将观点各异的人们团结在一起确实可以增进理解，而这项工作就是一个很好的例子，这要归功于Karim的远见卓识和主动性。”

Mekhail和他的团队还与生物化学系的U教授U Hyun Kate Lee和Haley Wyatt一起发现了修复液滴的其他重要特性，在这个过程中，Mekhail将其比作玩具。他们对液滴进行了多次测试，使液滴彼此弹起并观察其行为，结果在培养皿和细胞中非常相似。

研究人员发现，最令人惊讶的发现是在数个液滴熔合周期之后。梅哈伊尔说：“那是非常离奇的，完全出乎意料，我还记得那天。”奥希达里(Oshidari)观察到，较大的液滴会引发细丝构建块的内部集中，从而迫使建立一种自锁的砖砌道路，这种结构与蜘蛛网一起使DNA可以钩在较长的高速公路细丝上。