细胞分裂是生命体维持繁衍和修复不可或缺的过程。在这个过程中，染色体的准确复制与分离尤为关键，确保每个子细胞都能获得完整的遗传信息。然而，细胞在分裂时会面临一系列挑战，尤其是染色体之间形成的异常连接结构——DNA桥的存在，若处理不当，将直接威胁基因组稳定性和细胞健康。近期，韩国蔚山科学技术院（UNIST）与基础科学研究院（IBS）合作，揭示了一种关键酶切割DNA桥的机制，为我们理解细胞分裂提供了新的视角，也为癌症等疾病治疗开拓了新路径。
在细胞分裂的后期阶段，姐妹染色单体之间或染色质间偶尔会产生未能及时断开的连接，这些连接形成了DNA桥或者染色质桥。DNA桥通常因染色体末端融合或未解决的DNA缠绕而产生，是细胞遗传物质传递中的风险点。如果这些桥梁未被有效清除，染色体在分离时容易发生异常，导致染色体断裂和基因组不稳定，进而引发生命活动异常，甚至细胞凋亡或肿瘤形成。细胞对此拥有多重保护机制，通过复杂的修复系统以最大程度地解除DNA桥危害，从而保证遗传信息的完整传递。
通过长时间的研究，UNIST和IBS科学家发现了一种名为LEM-3（在人类同源蛋白中称为ANKLE1）的核酸酶，发挥了DNA桥处理中的“最后一线防御”作用。LEM-3/ANKLE1主要在细胞分裂的中期体阶段启动，针对那些未被其他机制及时消除的DNA桥进行酶切割。基于实验观察，科学家们首次明确了LEM-3的酶切功能及其生物学意义：它识别连接姐妹染色体的DNA桥，通过切断异常连接，保证染色体在细胞质分裂前恢复独立。这样一来，细胞能够避免染色体分裂异常所带来的遗传风险，有效维持基因组稳定和生命健康。此发现丰富了我们对于细胞周期调控和遗传物质传递的认知，也为深入研究细胞内DNA修复机制提供了重要线索。
DNA切割不仅是细胞自身的天然防御策略，相关技术也广泛应用于生命科学和医学领域。利用限制性内切酶，生物学家能够精准识别特定DNA序列并切割双链DNA，这种技术成为基因工程的基石，极大推动了基因克隆、基因突变分析及转基因技术的发展。尤其是CRISPR/Cas9基因剪刀系统的出现，使得DNA编辑技术进入了精准治疗的新时代。IBS与UNIST团队基于这种技术，开发出针对癌症细胞中特有突变DNA的精准剪切方法，通过选择性切除癌细胞突变序列，减少了对正常细胞的损伤，从而降低传统化疗或放疗带来的副作用，提升抗癌治疗的安全性和有效性。此外，DNA桥的及时移除还与延缓细胞衰老、防止肿瘤形成密切相关，研究中揭示的DNA修复与去泛素化相关酶的相互协调，为开发针对DNA损伤的新药物提供了广阔空间。
展望未来，随着对DNA桥识别及清除机制的深入理解，我们将更加清晰地揭示细胞如何维护遗传信息的完整性。LEM-3/ANKLE1等关键核酸酶的发现，表明细胞通过多层次、多途径保障染色体的正确分开，这不仅提升了我们对细胞周期的分子调控认识，也为基因治疗、个性化医疗打开了新的视窗。结合先进的酶工程和基因编辑技术，未来有望实现针对多种遗传疾病和肿瘤的精准干预。UNIST与IBS的跨学科合作，不仅推动基础生命科学与应用科学的深度融合，也可能引领合成生物学及生物计算领域的技术革命。
整体而言，DNA桥的及时识别和酶切是细胞维持基因组稳定的关键步骤。细胞通过LEM-3/ANKLE1等酶类清除异常连接，保障遗传信息的准确传递，避免染色体错误分离引发的疾病风险。未来，伴随基因编辑技术的不断突破，我们期待在疾病干预和生命科学研究领域实现更大的飞跃，推动人类健康水平迈向新高度。
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