內(nèi)源性或者環(huán)境中的甲基化試劑會在多個部位修飾胞內(nèi)核酸，由此引致誘變性病變甚至致死。為了避免甲基化損傷，原核生物主要利用三種DNA甲基化損傷修復機制以保持基因組的完整性，主要包括DNA糖基化酶、DNA甲基轉(zhuǎn)移酶以及AlkB介導的氧化去甲基酶。大腸桿菌AlkB蛋白是Fe2+和α-酮戊二酸依賴的氧化去甲基化酶，選擇性修復堿基甲基化損傷。ALKBH2是AlkB的人同源蛋白，存在于十多種不同組織中。ALKBH2是哺乳細胞修復雙鏈DNA中內(nèi)源性形成的甲基化損傷的管家蛋白。

　　中國科學院上海藥物研究所楊財廣研究組的前期研究結(jié)果表明，ALKBH2去甲基化酶在識別、修復堿基甲基化損傷過程中重要氨基酸發(fā)揮了關(guān)鍵作用，例如F102和R110。為了深入揭示ALKBH2識別底物核酸的分子機制，研究人員設(shè)計出F102A和R110A突變體，并研究了這些突變體與非損傷核酸的相互作用方式。利用蛋白質(zhì)與雙鏈核酸通過二硫鍵化學交聯(lián)的方法成功捕獲ALKBH2突變體與非損傷雙鏈DNA相互作用的復合物。晶體結(jié)構(gòu)的解析從分子尺度清楚地展示了ALKBH2如何主動識別雙鏈DNA堿基甲基化損傷過程中采用靈活的構(gòu)象變化，即以“探針”氨基酸F102為中心，以R110為抓手的“b-發(fā)夾”結(jié)構(gòu)域沿著DNA雙螺旋鏈靈活地發(fā)生構(gòu)象翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)擺動（如圖）。該結(jié)構(gòu)進一步驗證了ALKBH2具有主動探測堿基對穩(wěn)定性的生物學功能。值得強調(diào)的是，蛋白質(zhì)與核酸之間的二硫鍵交換的化學交聯(lián)技術(shù)是該研究的核心方法。

　　該研究結(jié)果以The complex structures of ALKBH2 mutants cross-linked to dsDNA reveal the conformational swing of β-hairpin 為題，發(fā)表在Science China Chemistry（Chen et al., 2014, 57, 307-313）上，并被選為封面文章。

　　該研究獲得了國家自然科學基金的資助。

　　圖. ALKBH2識別DNA堿基損傷功能的構(gòu)象多樣性。A.基于二硫鍵交換的化學反應(yīng)捕獲ALKBH2突變體F102A和R110A分別與非損傷雙鏈DNA相互作用的復合物。B.結(jié)構(gòu)解析揭示ALKBH2主動識別堿基甲基化損傷過程中采用靈活的構(gòu)象變化。C.論文被Science China Chemistry 雜志選為封面推薦。