DNA双链断裂修复与重症联合免疫缺陷

DNA双链断裂(double-strand breaks, DSBs)是细胞DNA损伤的主要类型,它的修复通过同源重组(HR)和非同源末端连接(NHEJ)两种机制实现.NHEJ是人和哺乳动物细胞DSBs修复的重要通路,主要由DNA依赖性蛋白激酶(DNA-PK)、X射线修复交叉互补蛋白4(XRCC4)、DNA连接酶Ⅳ、Artemis、XLF/Cernunnos和其它DNA损伤修复辅助因子组成.本文重点介绍了NHEJ机制主要成分的特性及其功能,以及这些组分的基因发生突变或缺失所引起的DSBs修复缺陷与辐射敏感性重症联合免疫缺陷(radiosensitive severe combined immunodeficiencies, RS-SCIDs).     

耐辐射球菌DNA双链断裂修复机制研究新进展

耐辐射球菌对于电离辐射等DNA损伤剂具有极强的抗性,能够将同一个基因组中同时产生的高达100个以上的DNA双链断裂在数十小时内高效而精准地进行修复,是研究DNA双链断裂修复机制的重要模式生物。同源重组、非同源末端连接和单链退火途径作为3个主要的修复途径参与了耐辐射球菌基因组DNA双链断裂的修复过程。此外,一系列新发现的重要蛋白质,如Ppr I、Ddr B等对于耐辐射球菌基因组的修复过程同样至关重要。根据本实验室和国内外在这一研究领域近年来的报道,以不同的修复途径为线索,综述该菌DNA双链断裂修复机制的最新研究成果。     

DNA双链断裂修复的选择性调控机制

在各种DNA损伤中,DNA双链断裂(double-strand break,DSB)是最为严重的一种,快速准确地修复DSB对维持基因组稳定性起着至关重要的作用。真核生物细胞通过一系列复杂的信号转导途径激活对DSB的修复,其中最为重要的是同源重组和非同源末端连接机制。最近的研究表明,这两种方式在DSB修复的早期是相互竞争的关系,其选择在很大程度上受到53BP1及同源蛋白质的调控。将讨论53BP1作为DSB修复途径的核心因子,在染色质水平整合BRCA1、Ct IP等修复因子和多种组蛋白修饰构成的信号途径,介导同源重组和非同源末端连接通路选择的分子机制。     

DNA-PKcs基因沉默抑制人乳腺上皮细胞对低剂量辐射损伤的修复

DNA-PKcs作为DNA依赖性蛋白激酶(DNA-PK)的催化亚基在DNA双链断裂(DSBs)的非同源末端重组(NHEJ)通路中起重要的作用。本实验以人乳腺上皮细胞株MCF10F为研究对象,通过siRNA技术抑制细胞内DNA-PKcs的表达,用50cGy137CS照射细胞,测定细胞生长曲线以确定细胞对低剂量辐射(LDR)的敏感性,同时检测DNA修复相关蛋白表达的变化,旨在探讨DNA依赖蛋白激酶(DNA-PKcs)基因沉默对人乳腺上皮细胞株MCF10F低剂量辐射敏感性的影响及机制。结果显示:转染特异性siRNA可使人乳腺上皮细胞(MCF10F)DNA-PKcs基因沉默,增殖受到明显的抑制;50cGyγ射线辐射可使乳腺细胞内DNA-PKcs、Ku80、ATM、P53等DNA修复相关蛋白表达增多,但DNA-PKcs基因沉默细胞(MCF10Fpk)中,这些蛋白表达显著低于对照组(MCF10Fmock)。以上结果提示,DNA-PKcs基因沉默可引起乳腺细胞对低剂量辐射敏感性增加,其原因可能与相关DNA修复蛋白表达减少有关。     

DNA双链断裂修复过程中的重要蛋白53BP

DNA双链断裂(double-strand breaks,DSBs)修复对于保证基因组完整性以及维持细胞的平衡稳定性起着关键作用。p53结合蛋白1(p53-binding protein 1,53BP1)是针对产生的双链断裂损伤做出反应的重要调控因子。目前,研究人员对于53BP1被招募到受损的染色质上的过程,以及53BP1在DSBs修复过程中阻止同源重组(homologous recombination,HR)的同时推动非同源末端连接(non-homologous end-joining,NHEJ)的过程,已经有了新的认识。并且,近期的研究结果启发科学家们提出了一种新的模型,即53BP1的招募需要直接识别DSBs特异性的组蛋白密码,而53BP1发挥作用时的通路选择则与BRCA1蛋白的拮抗作用有关。结合近年来有关53BP1的研究进展,主要综述了53BP1的结构与功能特点,其作为调控因子在DSBs修复过程中发挥的作用,以及53BP1达到有效聚集的方式。     

用脉冲电场凝胶电泳检测电离辐射所致哺乳动物细胞DNA双链断裂

 本文将反向交变电场和六角形电极电场这两种脉冲电场凝胶电泳技术应用于X线照射小鼠乳癌细胞SR-1所致DNA双链断裂的检测,在本实验条件下,用这种电泳都能检测到低至1.5Gy照射所产生的DNA双链断裂,并且用六角形电极电场电泳获得了DNA双链断裂程度与照射剂量之间的良好线性关系,此外,还用此方法观察了不同浓度自由基清除剂DMSO对X线照射SR-1细胞所致DNA双链断裂的保护作用,结果进一步证实本方法的可靠性。     

植物转基因座位形成的分子机制

转基因座位是指染色体上插入的转基因及相邻的特定DNA序列。大多数转基因座位是以转基因片段、基因组片段和填充DNA相间而存在,仅少数含有完整的单拷贝转基因,这是由于在转基因整合过程中,转基因及基因组DNA发生缺失、重复和染色体的重排。转基因整合主要通过双链DNA断裂修复中的异常重组所产生,而同源重组也发挥了一定的作用。异常重组主要由单链复性、合成依赖链复性和依赖Ku蛋白的非同源末端连接途径调节。     

AT细胞DNA双链断裂重接修复效率及其忠实性

用脉冲电场凝胶电泳和双标记基因质粒ＤＮＡ转染技术研究辐射敏感的毛细血管扩张性共济失调症患者皮肤成纤维细胞（ＡＴ５ＢＩＶＡ）和正常辐射抗性的人宫颈癌细胞（ＨｅＬａＳ３）ＤＮＡ双链断裂重接修复率及其忠实性。结果表明γ射线照射诱发ＤＮＡ双链断裂的产额和重接修复率,在两株细胞间无差别．而ＡＴ细胞对导入的限制性内切酶ＥｃｏＲＶ产生双链断裂质粒ＤＮＡ的重接修复忠实性显著低于ＨｅｌａＳ３ｔｅ胞,表明ＡＴ细胞易发生ＤＮＡ错误修复,这很可能就是ＡＴ细胞高度辐射敏感性的主要原因。     

53BP1与DNA双链断裂损伤修复

DNA的精确复制和遗传对维持基因组稳定性有重要作用。DNA双链断裂损伤可能诱导细胞凋亡和染色质重排,在肿瘤的发生发展过程中发挥作用。53BP1是DNA双链断裂修复中的重要调节蛋白质之一,对调控损伤修复平衡和维持基因组稳定性起着重要作用。本文主要对53BP1的结构、生物学功能、信号通路、分子机制和翻译后修饰做一浅显的总结和展望,希望能为53BP1的深入研究提供一些理论基础。     

ATP依赖型染色质重塑复合物在DNA双链断裂修复中的作用

DNA双链断裂修复缺陷易导致细胞基因组稳定性失衡、细胞发生癌变或死亡。真核生物主要通过同源重组和非同源末端连接两条途径来修复双链断裂。近年来发现多种ATP依赖型的染色质重塑蛋白复合物,包括RSC、INO80、Fun30、SWI/SNF和SWR1,直接参与了DNA双链断裂修复过程。它们主要通过调控DNA损伤检查点激活、断裂末端剪切及组蛋白H2AZ-H2B/H2A-H2B置换等重要步骤发挥功能。现以酿酒酵母中的研究为重点,综述主要ATP依赖型染色质重塑复合物在DNA双链断裂修复中的功能及作用机制。     

HIV-1Tat蛋白抑制DNA修复和增强细胞辐射敏感性

近年来临床研究发现,艾滋病合并肿瘤患者放疗后产生的正常组织和皮肤毒性反应明显高于普通肿瘤患者.本研究将探讨HIV-1Tat蛋白是否影响细胞对电离辐射敏感性及机理. 两个表达Tat蛋白的细胞系TT2和TE671-Tat均来源于人的横纹肌肉瘤细胞（TE671）并已转染了不同来源的tat基因.使用细胞辐射后克隆形成率检测辐射敏感性,RT-PCR和Western 印迹检测基因表达,彗星电泳和γ-H2AX位点检测DNA双链断裂和修复. TT2和TE671-Tat细胞的辐射敏感性与转染空载体及对照细胞相比明显增加.彗星电泳和γ-H2AX位点检测表明,在表达Tat蛋白的细胞中,辐射诱导DNA双链断裂的修复水平明显降低.通过RT-PCR和Western 印迹检测进一步证实,表达Tat蛋白的细胞中DNA修复蛋白DNA-PKcs的表达被抑制. HIV-1Tat蛋白抑制DNA-PKcs的表达,降低DNA双链断裂的修复,使细胞的电离辐射敏感性增高.本研究为了解AIDS合并肿瘤患者对放射治疗敏感性变化提供了重要信息.     

MRN复合物的结构及功能研究进展

MRN复合物包括MRE11、NBS1、RAD50,此复合物中的MRE11或NBS1缺失或突变会导致人的共济失调一毛细血管扩张样疾病、Nijmegen断裂综合征。MRN复合物在DNA双链损伤修复、同源重组、非同源重组、端粒长度维持、细胞检验点激活、保证DNA复制的顺利进行,以及维持基因组的稳定性等方面都起到了重要的作用。从以上几个方面简要综述MRN复合物的研究进展。     

PNKP在DNA损伤修复中的作用

多聚核苷酸激酶/磷酸酶(polynucleotide kinase/phosphatase,PNKP)是一种DNA末端修复酶,同时具有激酶和磷酸酶活性,在DNA单链断裂修复途径、碱基切除修复途径以及DNA双链断裂修复中的非同源末端连接途径中发挥着至关重要的作用。近年来,由于一种与PNKP相关的常染色体隐性遗传病——MCSZ综合征的发现,使得人们对PNKP的关注度进一步增加。笔者从与PNKP相互作用的X射线交叉互补修复基因1(X-ray repair cross-complementing group 1,XRCC1)、X射线交叉互补修复基因4(X-ray repair cross-complementing group 4,XRCC4)和毛细血管扩张性共济失调突变基因(ataxia-telangiectasia mutated,ATM)入手,对PNKP在DNA损伤修复中的作用进行概述。     

X射线对A549细胞DNA的损伤可能与JAK/STAT信号通路的激活有关

本研究旨在观察不同剂量X射线对A549细胞DNA的损伤和JAK/STAT信号通路激活水平之间的关系。分别用2、4、8Gy X射线对A549细胞进行照射后,用CCK8法检测A549细胞增殖情况,用酶联免疫法检测照射后不同时间点培养液上清中白介素6 (interleukin 6, IL-6)的含量,用免疫荧光染色法检测细胞IL-6受体(IL-6 receptor, IL-6R)和p53结合蛋白1 (p53 binding protein 1, 53BP1)的蛋白表达情况,用Western blot检测细胞JAK2、p-JAK2、STAT3和p-STAT3的蛋白表达水平。结果显示,和对照组相比,X射线照射可降低细胞增殖水平,上调53BP1表达,提高细胞培养液上清中IL-6含量,并上调IL-6R、JAK2、p-JAK2、STAT3和p-STAT3表达水平。X射线照射的上述作用存在一定的剂量依赖性。以上结果提示,X射线造成细胞DNA损伤的机制可能与JAK/STAT信号通路的激活有关。     

泛素化修饰在减数分裂重组修复中的作用

程序性和非程序性DNA双链断裂起始于生理条件下的需求(如减数分裂重组)和外界的刺激(如离子辐射等).DNA的双链断裂会严重影响基因组的稳定性,因而需要恰当的处理并以一种可调控的方式加以修复.近期研究表明,蛋白质的泛素化修饰在DNA损伤反应以及减数分裂重组修复过程中发挥了重要作用.本文拟综述参与在同源重组依赖的DNA双链断裂修复过程中与泛素化相关的蛋白质以及一些蛋白质复合体在此过程中的作用及功能.     

更近一步

发现：英国剑桥大学的学者Stephen Jackson与同事发现能够和抑癌基因互动的CtIP蛋白还可以通过同源重组利用保持完整的同源染色体来修复DNA双链破裂。随着对DNA修复机制的理解的加深,研究人员就能发现癌症的新疗法,因为癌症的一个特征就是细胞的DNA修复机制存在缺陷。     

HO·和γ射线对细胞致死效应的比较

利用双链断裂模型比较研究了羟自由基和γ射线对B16、L0 2、SMMC - 772 1和V79四种细胞的致死效应。结果表明 :1.HO·处理和γ射线照射对四种细胞有都明显的致死效应 ,而且剂量越大致死作用越强。 2 .HO·处理和γ射线照射存活曲线都存在肩区 ,说明两种处理过程都有亚致死损伤的修复。 3.HO·诱导DNA双链断裂一般都需要两次击中而γ射线辐照既有一次击中的成分 ,也有两次击中的成分。 4.四种细胞对HO·的敏感性与对γ射线的辐射敏感性顺序相反 ,说明γ射线对细胞的作用不能简单地解释为自由基的行为。     

靶向Rad51与肿瘤治疗的研究进展

DNA损伤反应在维持细胞基因组稳定性和机体存活发挥重要作用。DNA双链断裂(Double strand breaks,DSBs)是DNA损伤最严重的形式。同源重组修复是体内参与DSBs损伤修复的重要机制之一,其中Rad51是体内参与同源重组性DNA修复的关键因子。Rad51在人类的多种肿瘤组织中高表达,如乳腺癌、非小细胞肺癌、前列腺癌等,与肿瘤的转移和恶化相关。如何有效下调肿瘤组织中的Rad51的水平,降低肿瘤细胞的DNA损伤修复能力,从而提高肿瘤治疗的疗效具有潜在的临床应用价值。本文对近年来的一个研究热点靶向Rad51在肿瘤治疗研究中的应用进行综述。     

ADPRT抑制剂对不同辐射敏感性人肿瘤细胞株的作用比较

从细胞的克隆形成能力和细胞DNA双链断裂及修复几方面分析了两个人卵巢癌细胞株HOC8和A2780对电离辐射的敏感性并探讨了ADP-核糖基转移酶（ADPR）的特异性抑制剂3-氨基苯甲酰胺（3－AB）对二者的辐射增敏效应,结果表明A2780细胞的辐射敏感性大大高于HOC8细胞,其D0值分别为0．9和2．5Gy;γ射线所致两株细胞的初始DNA双链断裂水平没有显著差异,但A2780细胞对DNA双链断裂的修复能力比HOC8细胞低．3AB能降低受照细胞的克隆形成能力及细胞对双链断裂的修复能力,其中对HOC8细胞的作用更为明显．     

嗜热四膜虫SPO11基因缺陷型细胞株的基因表达变化分析

有性生殖的关键过程是通过减数分裂产生生殖细胞,而减数分裂的一个重要环节是进行基于DNA双链断裂的同源染色体重组。在同源染色体重组过程中,SPO11蛋白催化产生DNA双链断裂,从而起始同源染色体的重组。因此,研究SPO11基因缺失在减数分裂过程中所引起的基因表达变化有助于在转录组水平上了解该基因的作用。本研究通过对嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)野生型和SPO11敲除细胞株在接合生殖时期2 h、3 h、4 h、5 h四个时间点的转录组进行高通量测序。通过差异表达基因分析和功能富集分析,发现SPO11基因敲除之后嗜热四膜虫在接合生殖时期2 h时,与DNA代谢过程和DNA复制相关基因的表达发生变化,推测SPO11基因敲除导致的减数分裂过程异常可能与DNA代谢过程和DNA复制相关。