尽管DNA在生物学中扮演着重要的角色，而且经过了半个多世纪的广泛研究，但关于DNA构建模块如何形成的许多方面仍不清楚。现在，一个国际科学家团队揭示了这个复杂过程的宝贵细节。上周发表在《科学》(Science)杂志上的这项研究，提供了对自由基酶(一种启动DNA合成的高活性分子)的深入了解，并可能为癌症和传染病的医学和治疗应用铺平道路。

该团队包括来自斯德哥尔摩大学、图卢兹cnrs大学、能源部SLAC国家加速器实验室和劳伦斯伯克利国家实验室以及其他几个机构的研究人员，他们结合各自的专业知识，揭开了核糖核苷酸还原酶(RNRs)的神秘面纱，RNRs是一组产生DNA构建块的独特酶。

几十年来，rnr一直困扰着科学家。它们会产生自由基，这是一种会对细胞造成损害的分子，但对几个生化过程也是必不可少的。破解rnr的奥秘在于理解它们的活性自由基状态，这是一个50年前首次发现的看似矛盾的现象，其中蛋白质本身就是一个自由基，因此具有奇数个电子。

“我有化学背景，当我了解到酶使用自由基时，我感到很惊讶，”领导这项研究的斯德哥尔摩大学研究员马丁H?gbom说。“当时，确定蛋白质自由基是什么样子的想法在理论上似乎都很牵强。但这种好奇心一直伴随着我的科学生涯。”

多年来，人们已经认识到许多酶系统使用自由基化学，但由于蛋白质固有的敏感性，直到现在还不可能观察到这种反应状态下的蛋白质结构。

SLAC的科学家和合作者Roberto Alonso-Mori说:“我们用x射线来测量蛋白质的结构，但是自由基对这些x射线引起的辐射损伤非常敏感。”“x射线可以产生许多电子和其他自由基，从而使我们想要研究的蛋白质自由基状态失效。”

利用SLAC的直线加速器相干光源(LCLS) x射线激光器，该团队采用了一种称为连续飞秒晶体学的尖端技术，该技术允许研究人员在自然界中发现的温度下观察蛋白质和其他分子，再加上衍射前破坏，这使得研究人员能够在精细样品被激光吹散之前的瞬间收集精确的信息。这使得他们第一次捕捉到活性自由基状态下蛋白质的图像，从而直接了解到它在发挥功能时的行为。

除了在生物学上的基础意义之外，这一发现还具有治疗潜力，因为RNR对细胞分裂至关重要。

合作者Jan Kern是伯克利实验室的一名科学家，他说:“通过这种新方法，我们可以了解这些反应状态的自然控制和利用，为治疗提供了潜在的进步，特别是对于癌症等疾病。”