腺病毒介导的p33ING1b过表达显著促进衰老细胞的DNA损伤修复

p33^ING1b是一个较晚发现的肿瘤抑制基因ING1的主要表达形式,自从被成功克隆以后得到了广泛的研究,已有的研究表明,p33^ING1b参与了细胞的生长抑制、凋亡、染色质重塑、DNA损伤修复、肿瘤抑制和细胞衰老等。但是它在细胞衰老过程中的作用特别是对衰老细胞DNA损伤修复的影响还没有被地阐明,在本研究中,我们首先用2BS细胞构建了细胞衰老模型,通过RT-PCR和Western blot技术证实p33^ING1b在衰老细胞中的表达水平是下调的,然后通过构建和包装包含p33^ING1b基因的腺病毒,将p33^ING1b导入年轻和衰老细胞中并使其过表达,用HCR（host cell reactivation）方法检测年轻细胞和衰老细胞DNA损伤修复能力。我们的实验首次表明,相对于年轻细胞,p33^ING1b的过表达使衰老细胞的DNA的损伤修复能力显著增加,这说明p33^ING1b在衰老细胞中的表达下调与衰老细胞DNA损伤修复能力的下降有关,也进一步证实了p33^ING1b在细胞衰老过程中起着十分重要的作用。     

衰老或肿瘤：癌基因诱导的双向性

在大部分的肿瘤中都发现有癌基因的活化,癌基因的活化被认为是导致肿瘤发生的重要原因．然而,在野生型细胞内,癌基因的活化可以诱导细胞衰老,称为癌基因诱导的细胞衰老(oncogene-induced senescence, OIS),从而抑制进一步的肿瘤发生．因而,癌基因的活化具有诱导衰老或肿瘤的双向性．DNA损伤调控反应(DNA damage checkpoint response, DDR)是细胞应对DNA损伤时感应损伤,从而延迟或阻滞细胞周期进程的一种分子信号传递通路,是诱导细胞衰老的重要机制．癌基因的活化可以引发DNA损伤信号的产生,从而激活DDR,诱导细胞衰老．在DDR异常时,癌基因的激活可引发DNA的过度复制与细胞的过度增殖,并导致基因组不稳定性的积累,最终导致肿瘤发生．DDR的完整性决定了癌基因诱导的双向性．DDR在癌基因诱导中的重要作用,提示了保持和恢复DDR的完整性可以作为肿瘤预防和治疗的新方向．     

DNA双链断裂损伤反应及它的医学意义

DNA损伤应激反应是维持基因组稳定性的基石.细胞在长期进化中形成了由损伤监视、周期调控、损伤修复、凋亡诱导等在内的自稳平衡机制.一方面,借助感应、识别并启动精细而复杂的修复机制修复损伤;另一方面,通过DNA损伤应激活化的细胞周期检查点机制,延迟或阻断细胞周期进程,为损伤修复提供时间,使细胞能安全进入新一轮细胞周期;损伤无法修复时则诱导细胞凋亡.DNA双链断裂(double strand breaks,DSBs)是真核基因组后果最严重的损伤类型之一,其修复不利,同肿瘤等人类疾病的发生发展密切相关.新进展揭示:DSBs损伤反应信号分子ATM-Chk2-p53、H2AX等的组成性活化,是肿瘤形成早期所激活的细胞内可诱导的抗癌屏障,其信号网络的精确、精细调控在基因组稳定性维持中发挥重要作用.此外,HIV病毒整合进入宿主细胞基因组的过程也依赖于宿主细胞中ATM介导的DSBs损伤反应信号转导;ATM特异性的小分子抑制剂在抗HIV感染中显示重要的功能意义.文中重点讨论调控DSBs损伤应激反应信号网络的主要研究进展,及其在肿瘤发生、发展及抗HIV感染中的新医学意义.     

Sirtuins家族在DNA损伤修复中的作用

Sirtuins家族蛋白是一类依赖NAD的去乙酰化酶,属于第Ш类去乙酰化酶(HDACs),哺乳动物Sirtuins家族成员共有7个(SIRT1-7),其主要具有去乙酰化酶的活性,可以使多种蛋白发生去乙酰化,进而参与DNA的损伤修复、基因的转录调控、细胞凋亡、代谢及衰老等诸多生物进程。本文主要对Sirtuins家族在DNA损伤修复中的作用及其相关机制进行阐述。     

序言

<正>基因组不稳定是人体衰老、细胞癌变及其他一些疾病发生的根本原因之一。DNA代谢异常和DNA损伤应答缺陷是导致基因组不稳定的两个主要原因。DNA代谢包括DNA复制、重组和修复,它们是细胞最基本的生命活动。同时,通过亿万年的进化,细胞已进化出一套严格的DNA复制应急及损伤应答调控系统,以维持DNA序列及基因组信息的完整性。因此,阐明DNA代谢与DNA损伤应答的分子机制,不仅有重大的理论意义,也有     

SUMO化修饰与DNA损伤修复

蛋白质的翻译后修饰在很大程度上决定了蛋白质的活性、细胞定位、稳定性及蛋白质之间的相互作用.而在DNA损伤修复过程中,通过调控不同修复蛋白的翻译后修饰来影响他们的活性及细胞定位,进而导致DNA损伤修复途径的不同和修复结果的差异.新近研究表明,蛋白质的SUMO化修饰在DNA损伤修复和基因组稳定性的维护方面发挥重要作用.本文将对SUMO化修饰对DNA损伤修复的调控的最新研究进展做一综述.     

哺乳动物卵母细胞的DNA损伤与修复研究进展

DNA损伤是影响配子发生和胚胎发育的关键因素之一。卵母细胞容易被各种内外源因素(如活性氧、辐射、化疗药物等)诱发DNA损伤。目前研究发现,对于各类DNA损伤,各发育阶段的卵母细胞能够做出相应的DNA损伤反应,通过复杂的机制对DNA进行修复或者启动细胞凋亡。相比于进入生长阶段的卵母细胞,原始卵泡卵母细胞更容易被DNA损伤诱导凋亡。DNA损伤不易诱导卵母细胞减数分裂成熟进程停滞,然而携带DNA损伤的卵母细胞的发育能力明显下降。在临床上,衰老、放疗和化疗是导致女性卵母细胞DNA损伤、卵巢储备降低和不孕的常见原因。为此,人们尝试了能够减轻卵母细胞DNA损伤和增强DNA修复能力的多种方法,试图保护卵母细胞。本文对哺乳动物的各发育阶段卵母细胞的DNA损伤与修复的相关研究进行了梳理和总结,并讨论了其潜在的临床价值,以期为生育力保护提供新的策略。     

c-Abl在DNA损伤反应中的功能

非受体酪氨酸激酶c-Abl在正常生理及病理条件下具有多种生物学功能。当电离辐射、顺铂、丝裂霉素C等DNA损伤诱导剂诱导DNA损伤反应后,c-Abl可参与DNA损伤反应后的细胞周期调控、基因重组修复及细胞凋亡调控等,进而决定细胞在DNA损伤反应条件下的状态。简要介绍了c-Abl在DNA损伤反应中的作用及其进展。     

DNA损伤检验点与损伤修复及基因组稳定性

生物有机体基因组DNA经常会受到内源或外源因素的影响而导致结构发生变化,产生损伤;在长期进化过程中,有机体也相应形成了一系列应对与修复损伤DNA,并维持染色体基因组正常结构功能的机制。其中DNA损伤检验点（DNA damage checkpoint）就是在感应DNA损伤的基础上,对损伤感应信号进行转导,或引起细胞周期的暂停,从而使细胞有足够的时间对损伤DNA进行修复,或最终导致细胞发生凋亡。DNA损伤检验点信号转导途径是一个高度保守的信号感应过程,整个途径大致可以分为损伤感应、信号传递及信号效应3个组成部分。其中3-磷脂酰肌醇激酶家族类成员ATM（ataxia-telangiectasia mutated）和ATR（ataxia-telangiectasia and Rad3-related）活性的增加构成整个途径活化的第一步。它们通过激活下游的效应激酶,Chk2／Chk1,通过协同作用许多其他调控细胞周期、DNA复制、DNA损伤修复及细胞凋亡等过程的蛋白质因子来实现细胞对DNA损伤的高度协调反应。近十几年,随着此领域研究的不断深入,人们逐步揭示了DNA损伤检验点途径发生过程中,各种核心组分通过与不同调节因子、效应因子及DNA损伤修复蛋白间的复杂相互作用,以实现监测感应异常DNA结构并实施相应反应的机制;其中,检验点衔接因子（mediators）及染色质结构,尤其是核小体组蛋白的共价修饰在调控ATM／ATR活性,促进ATM／ATR与底物间的相互作用以及介导DNA损伤位点周围染色质区域上多蛋白复合物在时间与空间上的动态形成发挥着重要的作用。同时,人们也开始发现DNA损伤检验点途径与DNA损伤修复、基因组稳定性以及肿瘤发生等过程之间某些内在的联系。该反应途径在通过协调细胞针对DNA损伤做出各种反应的基础上,直接或间接地参与或调控DNA损伤修复过程,并与DNA损伤修复途径协同作用最终保证染色体基凶组结构的完整性,而检验点途径的改变,则会引起基因组不稳定的发生,包括从突变频率的提高到大范围的染色体重排,以及染色体数量的畸变。如：突变发生在肿瘤形成早期,会大大增加肿瘤发生的几率。文章将对DNA损伤检验点途径机制及其对DNA损伤修复、基因组稳定性影响的最新进展进行综述。     

DNA损伤修复反应的双刃剑效应在肿瘤与衰老发生发展中的作用

人类生存环境中的有害物质、机体正常代谢产生的氧化自由基、端粒缩短或端粒酶活性改变、原癌基因激活或抑癌基因失活等均可造成DNA损伤。通过启动DNA损伤修复反应,激活p53/p21或p16/Rb信号转导途径可以引发细胞周期阻滞,为修复破损的DNA赢得时间,避免不完整的DNA信息继续传递下去。过度的细胞周期阻滞将引起不可逆的细胞增殖停滞并最终引起细胞衰老,而当损伤的DNA没有完全修复就无限制的进入细胞周期时,将会诱发肿瘤的形成。肿瘤和衰老的发生机制是相互对立、相互交织的,而DNA损伤修复反应是联系二者的纽带。     

DNA Damage Checkpoints and Cancer

DNA damage checkpoint is one of the surveillance systems to maintain genomic integrity. Checkpoint systems sense the DNA damage and execute cell cycle arrest through inhibiting the activity of cell cycle regulators. This pathway is essential for the maintenance of genome stability and prevention of tumor development. Recent studies have showed that the cellular responses towards DNA damage, such as cell cycle arrest, DNA repair, chromatin remodeling, and apoptosis are well coordinated. Here we describe the molecular mechanisms of checkpoint activation in response to DNA damage and the correlation between checkpoint gene mutation and genomic instability.     

聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶1功能与其抑制剂的作用及耐药机制

聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶1(poly ADP-ribose polymerase-1,PARP1)是细胞中重要的修饰酶,其最广为人知的作用是通过自身PAR修饰,募集以XRCC1为首的多种DNA损伤修复效应蛋白质,参与DNA单、双链损伤修复。PARP1还能通过促进复制叉停滞与核小体解聚,为DNA损伤修复提供有利条件,维持基因组稳定性。近年来,除DNA损伤修复方面的作用,还发现PARP1能影响细胞凋亡、自噬与炎症通路,与神经退行性疾病的发生发展密切相关。而PARP抑制剂(PARP inhibitor,PARPi)是一种靶向PARP1,与细胞同源重组(homologous recombination,HR)缺陷表型共同作用,产生合成致死效应的抗肿瘤药物。该药物可捕获PARP1并抑制其活性,一方面直接干扰PARP1参与的DNA损伤修复通路,另一方面也抑制了PARP1介导的DNA损伤修复通路选择和复制叉停滞,使细胞基因组不稳定。然而,在临床治疗中常发现肿瘤细胞对PARPi不敏感。肿瘤细胞对PARPi耐药与自身基因突变高度相关,这些基因分别作用于细胞HR修复途径、PARP1循环途径、复制叉稳定性和药物主动外排等方面,在耐药肿瘤患者中确定具体的突变位点,将为临床治疗提供帮助。本文旨在对PARP1的功能作一综述,并重点介绍PARPi的作用机制和与肿瘤耐药相关的突变基因及其耐药机制,以期加深对细胞中PARP1介导的DNA损伤修复通路的认识,并为将来的临床治疗提供新思路。     

Detection of clustered DNA lesions: Biological and clinical applications

Humans are daily exposed to background radiation and various sources of oxidative stress. My research has focused in the last 12 years on the effects of ionizing radiation on DNA, which is considered as the key target of radiation in the cell. Ionizing radiation and endogenous cellular oxidative stress can also induce closely spaced oxidatively induced DNA lesions called "clusters" of DNA damage or locally multiply damage sites, as first introduced by John Ward. I am now interested in the repair mechanisms of clustered DNA damage, which is considered as the most difficult for the cell to repair. A main part of my research is devoted to evaluating the role of clustered DNA damage in the promotion of carcinogenesis in vitro and in vivo . Currently in my laboratory, there are two main ongoing projects. (1) Study of the role of BRCA1 and DNA-dependent protein kinase catalytic subunit repair proteins in the processing of clustered DNA damage in human cancer cells. For this project, we use several tumor cell lines, such as breast cancer cell lines MCF-7 and HCC1937 (BRCA1 deficient) and human glioblastoma cells MO59J/K; and (2) Possible use of DNA damage clusters as novel cancer biomarkers for prognostic and therapeutic applications related to modulation of oxidative stress. In this project human tumor and mice tissues are being used.     

环磷酰胺致DNA损伤及其防治机制的研究进展

CTX是临床上常用的抗肿瘤药物与免疫抑制剂,其在体内的代谢产物具有很强的烷化作用,可引起DNA链内和链间的交叉连接,干扰转录和复制,造成DNA的损伤。CTX导致DNA损伤的机制与环磷酰胺代谢过程中产生的自由基过量以及代谢产物产生的烷化作用有关,目前减轻CTX造成的DNA损伤的措施主要是提高机体的抗氧化能力和促进机体修复损伤的DNA。DNA损伤会对机体产生一系列变化如导致肿瘤、神经退行性病变、衰老和遗传易感综合症等疾病的发生、发展。本文综述了CTX导致DNA损伤的机制及其防治研究进展,以其为CTX的临床安全用药和今后的科学研究提供思路和依据。     

调控DNA损伤修复基因的微小RNA

随着对DNA损伤修复基因研究的深入,其信号转导路径及调控网络也进一步明了,调控DNA损伤修复基因的微小RNA(miRNA)也越来越多地被认识和发现。简要综述了DNA损伤途径中调控主要的损伤修复基因的miRNA,有助于深入阐明DNA损伤修复机制,为开发抗辐射药物和临床上DNA损伤修复异常相关肿瘤的基因治疗提供新的靶点。     

Repairing DNA damage by XRCC6/KU70 reverses TLR4-deficiency-worsened HCC development via restoring senescence and autophagic flux

Hepatocellular carcinoma (HCC) is among the most lethal and prevalent cancers in the human population. The initiation and progression of HCC is closely associated with chronic liver inflammation. Recent research indicates that nonhomologous end joining (NHEJ), one of the DNA repair mechanisms, autophagy and senescence are all involved in the pathogenesis of HCC induced by carcinogens or oxidative stress. DNA repair proteins including XRCC6/KU70 and XRCC5/KU80 are the critical NHEJ factors that play pivotal roles in genome-maintenance issues such as DNA replication and repair, telomere maintenance and chromosomal instability. Our studies indicate that a deficiency of toll-like receptor 4 (TLR4)-mediated immune activities results in a decreased expression of XRCC5 and XRCC6 in response to insult by the carcinogen diethylnitrosamine (DEN). This effect causes a failure in DNA repair, and promotes the transformation of precancerous hepatocytes and HCC development. Ectopic expression of XRCC6 protects against HCC initiation and progression by restoring the cellular senescent response and activation of immune networks, which induces an effective autophagic degradation, removes the accumulated reactive oxygen species (ROS), decreases DNA damage, attenuates proliferation, and promotes programmed cell death in TLR4-deficient livers. Our work indicates that repairing DNA damage by XRCC6 reverses TLR4-deficiency-worsened HCC development via restoring immunity to support senescence and autophagy in liver cells.     

Sirtuin家族与DNA损伤修复

DNA损伤的发生与积累是造成细胞功能紊乱的根本原因,也是引起衰老与肿瘤等疾病发生的关键事件。为维持机体自身遗传物质的完整性与稳定性,生物体内拥有多种针对不同类型DNA损伤的修复方式。Sirtuin蛋白是一组NAD+依赖的、高度保守的组蛋白去乙酰化酶,可通过去乙酰化作用调节众多底物蛋白质的表达、活性与稳定性。 近来的研究显示,DNA损伤修复途径的多个关键蛋白质是Sirtuin的下游底物。Sirtuin蛋白通过调节同源重组修复、非同源末端修复、核苷酸切除修复等途径中的核心蛋白质参与修复包括双链断裂（double stranded breakes, DSBs）在内的多种DNA损伤类型,从而在维持基因组稳定性、寿命以及细胞能量代谢调节等一系列生物学作用中发挥至关重要的作用。本综述将介绍近年来Sirtuin与DNA损伤修复的研究进展。     

Role of deubiquitinases in DNA damage response

DNA damage response (DDR) serves as an integrated cellular network to detect cellular stress and react by activating pathways responsible for halting cell cycle progression, stimulating DNA damage repair, and initiating apoptosis. Efficient DDR protects cells from genomic instability while defective DDR can allow DNA lesions to go unrepaired, causing permanent mutations that will affect future generations of cells and possibly cause disease conditions such as cancer. Therefore, DDR mechanisms must be tightly regulated in order to ensure organismal health and viability. One major way of DDR regulation is ubiquitination, which has been long known to control DDR protein localization, activity, and stability. The reversal of this process, deubiquitination, has more recently come to the forefront of DDR research as an important new angle in ubiquitin-mediated regulation of DDR. As such, deubiquitinases have emerged as key factors in DDR. Importantly, deubiquitinases are attractive small-molecule drug targets due to their well-defined catalytic residues that provide a promising avenue for developing new cancer therapeutics. This review focuses on the emerging roles of deubiquitinases in various DNA repair pathways.