当环境压力损害DNA时，可能引发心脏病、神经退行性疾病和慢性炎症等连锁反应。加州大学河滨分校开发的新化学工具通过阻断这一过程，在损伤导致疾病前保护了DNA。
这项发表于德国化学会《应用化学国际版》的研究聚焦于线粒体DNA（mtDNA），这种存在于细胞线粒体中的遗传物质与细胞核DNA不同。虽然核DNA包含主要遗传信息，但线粒体携带的微型基因组对细胞能量生产等基本功能至关重要。
每个细胞含有多个mtDNA拷贝，但损伤发生时DNA常被降解而非修复。若不加干预，这种降解会破坏组织功能并引发炎症。研究团队开发的化学探针能特异性结合mtDNA损伤位点，阻断导致降解的酶促反应。这种"预防性保护"策略不直接修复损伤，而是通过阻止DNA丢失维持遗传稳定性。
"细胞已有修复机制，但线粒体DNA冗余特性使降解比修复更常见，"项目负责人林琳·赵（Linlin Zhao）副教授解释道，"我们的策略是在损失扩大前阻止它。"
该分子包含两个关键组件：识别并附着损伤DNA的模块，以及确保靶向线粒体输送的定位系统。博士后研究员阿纳尔·加纳（Anal Jana）表示："结合我的化学合成专长与赵实验室在DNA修复领域的经验，我们设计出这种定向分子。"
实验室测试表明，在模拟亚硝胺（常见于加工食品、香烟烟雾中的污染物）损伤的环境中，该分子使mtDNA保存量显著提升。这种保护作用对心脏、大脑等高能耗组织尤为重要，因为这些组织对能量供应波动高度敏感。
mtDNA流失与多系统线粒体耗竭综合征、糖尿病、阿尔茨海默症、关节炎及炎症性肠病密切相关。当mtDNA碎片逃逸至细胞质时，会触发免疫反应。研究证实被保护的mtDNA仍保持转录活性，能正常转录为RNA并翻译为蛋白质。
"我们曾担心化学标记会干扰DNA功能，但结果令人惊喜，"林琳·赵强调，"这种维持DNA功能的新范式为治疗应用打开了大门。"该研究建立在两年多的线粒体DNA代谢机制研究基础上，虽然临床应用仍需进一步探索，但其"预防性化学防御"理念为基因组保护提供了全新思路。
参考文献： Jana A, Chen YH, Zhao L. 线粒体靶向无碱基位点反应探针（mTAP）调控线粒体DNA水平. Angew Chem Int Ed. 2025. doi:10.1002/anie.202502470
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