泛素连接酶Brl2在DNA双链断裂修复中的作用分析

组蛋白H2B单泛素化在基因转录、DNA复制及损伤修复中发挥着重要的调控作用。在裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中,Brl2作为一个泛素化连接酶,调节H2B的119位赖氨酸的单泛素化。目前,有关Brl2在DNA损伤修复中的作用研究较少,本研究利用药物喜树碱(camptothecin, CPT)处理裂殖酵母产生高毒性的DNA双链断裂(DNA double-strand breaks, DSBs),探索Brl2在DSB修复过程中的作用。研究发现,brl2基因缺失的菌株对CPT高度敏感,并导致细胞内DNA自发重组频率下降。荧光分析表明Brl2和重组修复蛋白Rad52共定位到DSB处,且Brl2促进Rad52在DSB处的募集。在CPT产生的DSB条件下,Brl2会发生磷酸化。以上研究发现揭示了Brl2在DSB修复过程中起重要作用,为具体阐明Brl2在DNA同源重组及双链断裂修复的分子机制奠定了进一步研究的基础。     

泛素E3连接酶接头蛋白SPOP和MDM2在DNA损伤修复中的作用

DNA损伤修复是维持细胞基因组稳定性和完整性的基础,越来越多的研究发现,E3泛素连接酶在DNA损伤修复中起着重要的作用。该文将介绍DNA损伤修复的机制、DNA损伤修复与疾病的关系、及E3泛素连接酶接头蛋白MDM2和SPOP在DNA损伤修复中的作用。重点围绕DNA损伤修复的两条通路:E3泛素连接酶接头蛋白SPOP与ATM/ATR信号通路以及MDM2/p53信号通路对DNA修复的分子机制进行总结,以期为DNA损伤修复提供新思路。     

表观遗传调控：基于染色质环境的DNA双链断裂修复

DNA双链断裂（DNA double-strand breaks, DSBs）是威胁基因组完整性和细胞存活的最有害的DNA损伤类型。同源重组（homologous recombination,HR）和非同源末端连接（non-homologous end joining,NHEJ）是修复DNA双链断裂的两种主要途径。DSB修复涉及到损伤部位修复蛋白的募集和染色质结构的改变。在DNA双链断裂诱导下,染色质结构的动态变化在时间和空间上受到严格调控,进而对DNA双链断裂修复过程进行精细调节。特定的染色质修饰形成利于修复的染色质状态,有助于DNA双链断裂修复机器的招募、修复途径的选择和DNA损伤检查点的活化;其中修复途径的选择对于基因组稳定性至关重要。修复不当或失败可导致基因组不稳定性,甚至促进肿瘤的发生。本文综述了染色质结构和染色质修饰的动态变化在DSB修复中的重要作用。此外,文章还总结了在癌症治疗中靶向关键染色质调控因子在基因组稳定性维持、肿瘤发生发展以及潜在临床应用价值等方面的进展。     

范可尼贫血与泛素化

Fanconi贫血是一种罕见的隐性遗传性疾病,临床常以先天性畸形、进行性骨髓衰竭和遗传性肿瘤倾向为主要表现而确诊。FA病人细胞对DNA交联剂如丝裂霉素C (MMC)高度敏感。目前已经发现至少12种FA基因的缺失或突变能够引起FA表型的出现,其中10种相应的编码蛋白形成FA复合物共同参与FA/BRCA2 DNA损伤修复途径—FA途径。FA核心复合物蛋白FANCL具有泛素连接酶活性,在结合酶UBE2T共同作用下,催化下游蛋白FANCD2单泛化,泛素化FANCD2与BRCA2形成新的复合物,修复DNA损伤。去泛素化酶USP1在DNA修复完毕后移除FANCD2的单体泛素,使因损伤修复而阻滞的细胞周期继续进行。机体很可能在不同信号通路对FANCD2泛素化/去泛素化的精细调节下,调控FA途径参与不同的DNA修复过程。     

WRAP53 β调控DNA损伤修复进展

WRAP53β是一种具有WD40结构域的蛋白质,在维护卡哈尔体稳定、RNA剪接、端粒延伸等方面起着至关重要的作用.WRAP53β功能紊乱与先天性角化不良、肿瘤、进行性脊髓性肌萎缩、过早老化等疾病有关.近两年研究发现WRAP53β是DNA双链断裂修复(DSBs)的一个重要支架蛋白,它以一种依赖于ATM、H2AX、MDC1的方式被募集至损伤位点并磷酸化,其WD40结构域可募集泛素E3连接酶RNF8,将DSBs位点附近的组蛋白H2AX泛素化,促进下游修复因子的聚集,引起DNA损伤后的修复作用.为此,我们重点综述了现阶段WRAP53β在DNA损伤修复方面的具体作用及机制.     

E3连接酶RNF148泛素化降解TSPAN15

真核生物蛋白的泛素化是细胞维持对某些受组成型调节和环境刺激产生的蛋白质水平的基本调节方式,泛素-蛋白酶体途径对蛋白质降解、运输和免疫反应过程的控制等细胞功能起着非常重要的作用．本研究揭示了一个功能未知、具有RING结构特征的Ⅰ型穿膜蛋白RNF148的泛素化降解功能．通过流式筛选、免疫共沉淀、浓度梯度依赖降解实验及泛素化检测等实验证明：RNF148与四跨膜区蛋白(tetraspanin)家族的一个成员TSPAN15有相互作用,即RNF148可以泛素化并降解TSPAN15．RNF148的RING结构被突变后,TSPAN15的泛素化被严重影响;而TSPAN15的N端胞浆段的21位赖氨酸和C端278位赖氨酸被突变为精氨酸后,RNF148对其泛素化的程度也降低．TSPAN15经由RNF148泛素化后会连接 K29位或K63位多泛素链,进而导致TSPAN15的转位或降解．本研究证明RNF148作为泛素连接酶可以泛素化降解TSPAN15．     

受PCNA翻译后修饰调控的DNA损伤耐受机制

为了应对DNA损伤复制阻滞,增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)164位点的赖氨酸残基能够发生一系列的泛素化修饰并介导两种不用的损伤耐受机制,即DNA跨损伤合成(TLS)和无错耐受通路。目前,单泛素化的PCNA介导DNA跨损伤合成通路,而多泛素化的PCNA介导无错耐受通路这一观点已被普遍认可。另外,PCNA的164位点还能被泛素类似物小蛋白(SUMO)修饰,从而抑制DNA双链断裂重组。总结PCNA的翻译后修饰及其在DNA损伤应答过程中的作用机制,有助于我们了解PCNA在DNA损伤耐受机制中的中心作用。重点总结PCNA的翻译后修饰如何调控真核生物DNA损伤应答的不同途径。     

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。     

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.     

RNF149通过泛素化介导的CD9降解调控细胞增殖

选取功能未知的泛素连接酶RNF149作为研究对象．该分子同GRAIL(gene related to anergy in lymphocytes)具有较高的同源性,属于Ⅰ型跨膜蛋白．激光共聚焦显微镜的观察结果显示,RNF149是一个定位在溶酶体上的蛋白质,它与CD9在细胞内有共定位．免疫共沉淀实验证明RNF149与CD9有相互作用．RNF149通过泛素分子的第48位赖氨酸多泛素化CD9．在HeLa细胞中转染数量一定的CD9质粒和数量梯度增加的RNF149质粒24 h后,蛋白质印迹检测外源RNF149和CD9的表达,结果表明,随外源RNF149表达量梯度增高,外源CD9的表达量梯度降低．在HEK293T细胞内以shRNA敲低内源的RNF149,并检测内源CD9的变化,发现RNF149被敲低后内源CD9的量增多．上述结果提示,CD9很有可能是RNF149的底物,被RNF149通过泛素化降解．此外,RNF149被敲低的HEK293T细胞增殖受到抑制,这可能与其内源CD9的量增多有关,提示RNF149可能是一种细胞增殖的调控因子．     

植物DNA双链断裂修复的保守性和特异性

文章概述了植物DNA双链断裂（double-strand break，DSB）修复的研究进展。从酵母、脊椎动物、植物在此领域已取得的成果来看，真核生物DSB修复在过程和参与蛋白方面均有一定的进化保守性；另一方面，植物的DSB修复有其特异之处。     

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。     

电离辐射诱导DNA—PKcs缺失小鼠T细胞特异的V（D）J重组恢复

NA依赖的蛋白激酶 (DNA PK)是一种DNA活化的核丝氨酸苏氨酸蛋白激酶。DNA PK由一种与DNA末端结合的调节亚单位异构二聚体Ku蛋白和DNA PK催化亚单位 (DNA PKcs)组成。DNA PK在DNA暴露于电离辐射后诱导的双链损伤修复中起主要作用。为了更好地了解与DNA PKcs缺失相关的DNA修复缺陷的本质。建立了DNA PKcs-/ -小鼠胚胎成纤维细胞株和裸鼠模型 ,调查这些突变的细胞和小鼠对DNA损害的反应。DNA PKcs-/ -细胞对电离辐射超敏感 ,在克隆形成实验中显示较低的生成率。同样 ,DNA PKcs-/ -小鼠也显示极大的放射敏感性 ,新生DNA PKcs-/ -小鼠用亚致死剂量电离辐射处理恢复T细胞受体 (TCR) β重组和T细胞成熟。然而 ,放射辐射并不恢复B细胞发育。DNA PKcs-/ -小鼠最终发生胸腺淋巴瘤。这些结果提示DNA双链断裂 (DSB)修复 ,V(D)J重组和淋巴瘤发生之间的相互关系。提供一种体内模型以阐明DNADSB修复调节、V(D)J重组和淋巴瘤发生分子机制三者之间的关键通路     

组蛋白H2B单泛素化参与DNA损伤修复的调控机制

作为一种重要的组蛋白修饰形式,H2B的单泛素化(uH2B)广泛地参与DNA复制、基因的表达与转录、DNA损伤修复及异染色质维持等生物学事件.在裂殖酵母中,H2B的单泛素化发生在其羧基端的119位赖氨酸(K119),并依赖于Rhp6/Bre1泛素连接酶复合体.研究表明,uH2B通过破坏H2A/H2B二聚体的结构促进mRNA在转录过程中的延伸,同时促进H3K4的三甲基化激活基因的表达及参与DNA损伤修复.本研究发现,Rhp6能够对核糖核苷酸还原酶抑制基因(Spd1)位点进行活跃的染色质修饰,促进H2B的单泛素化并抑制基因表达,从而促进dNTP的合成并调控DNA复制及损伤修复.重要的是,本研究发现,该过程不依赖于H3K4而决定于H3K9的三甲基化.同时uH2B直接在DNA双链断裂位点富集,通过改变染色质的结构参与DNA损伤修复,该过程中可能存在其他更为复杂的分子机制.     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂对DNA双链断裂修复路径的作用

DNA双链断裂(double strand breaks, DSBs)对细胞生存是致命的.细胞内非同源末端连接(NHEJ)、重组修复(HDR)、单链退火修复(SSA)和微同源序列末端连接(MMEJ)等通路可竞争性修复DNA双链断裂损伤.在肿瘤细胞DNA中制造难以修复的基因损伤,诱导肿瘤细胞周期中止、坏死和凋亡是临床放、化疗的主要策略.组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase）作为抗肿瘤治疗的新靶标,其抑制剂(histonedeacetylase inhibitors, HDACi)可显著降低肿瘤细胞DSBs修复能力,增强肿瘤细胞的放、化疗敏感性.研究显示,HDACi抑制了肿瘤细胞中具有正确修复倾向的HDR和经典NHEJ通路,具有错误修复倾向的SSA和MMEJ路径也可能牵涉其中.目前,HDACi作用于DSBs修复通路的分子机制已取得较大进展,但仍有许多问题有待阐明.     

碳离子束辐照对质粒DNA的损伤效应

为了证明DNA双链断裂(DSB)片段分布与DNA序列有关的假设,采用32keV／μm的^12C^6 离子和45ke V／μm的^13C^6 离子分别辐照pUCl8质粒,结合限制性内切酶处理,进行琼脂糖凝胶电泳,分析DNA断裂和片段分布。结果表明,除了由一个DSB导致的线性DNA带外,还出现了一条新的、小分子量线性DNA带;限制性内切酶处理后,有另一条线性DNA带产生。证明重离子辐照诱导的DSB是非随机分布的,DNA分子上存在对电离辐射相对敏感的位点。     

BRCA1与DSB修复路径取向

乳腺癌易感基因1(BRCA1)是一个肿瘤抑制基因.BRCA1参与DNA末端切除、细胞周期调控以及染色体修饰等来维护基因组的稳定性.有研究表明,它能够促进正确的DNA双链断裂(DSBs)修复,如同源重组修复(HDR)和经典的非同源末端连接(C-NHEJ);而抑制错误性的DSB修复,如单链退火修复(SSA)和非经典的末端连接(A-EJ);其机制是通过与某些DNA修复相关蛋白质的相互作用来引导DSB修复.目前,BRCA1在DSB修复通路中的作用机制尚未完全明确,仍有待进一步的研究.本文主要阐述BRCA1在DSB各修复通路中是如何发挥其引导作用的.     

组蛋白泛素化修饰及其在DNA损伤应答中的作用

泛素化修饰是真核生物细胞内重要的翻译后修饰类型,通过调节蛋白质活性、稳定性和亚细胞定位广泛参与细胞内各项信号传导与代谢过程,对维持正常生命活动具有重要意义。组蛋白作为染色质中主要的蛋白成分,与DNA复制转录、修复等行为密切相关,是研究翻译后修饰的热点。DNA损伤后,组蛋白泛素化修饰通过调节核小体结构、激活细胞周期检查点、影响修复因子的招募与装配等诸多途径参与损伤应答。同时,组蛋白泛素化修饰还能调节其他位点翻译后修饰,并通过这种串扰(crosstalk)作用调节DNA损伤应答。本文介绍了组蛋白泛素化修饰的主要位点和相关组分(包括E3连接酶、去泛素化酶与效应分子),以及这些修饰作用共同编译形成的信号网络在DNA损伤应答中的作用,最后总结了目前该领域研究所面临的一些问题,以期为科研人员进一步探索组蛋白密码在DNA损伤应答中的作用提供参考。     

DSB重组修复与肿瘤关系的研究进展

DNA损伤未及时有效地修复可导致基因组不稳定,增加肿瘤发生率。DSB是基因突变、染色体断裂的主要原因之一,并对肿瘤发生、发展具有一定影响,其修复主要是通过HR和NHEJ两条重组途径完成的。本综述了国外近来对DSB重组修复的HR和NHEJ途径,其与肿瘤抑制蛋白如P53、ATM、BRCA1和BRCA2之间的联系;DSB重组修复异常与某些肿瘤及具有肿瘤易感特征的共济失调性毛细血管扩张症和Nijmegen断裂综合征等疾病之间关系的研究进展。     

TRIM29在肿瘤中的研究进展

TRIM29蛋白属于TRIM蛋白家族,是一种E3泛素连接酶,它在肿瘤的增殖、侵袭转移、耐药及肿瘤免疫中都具有十分重要的作用,且其功能具有细胞和组织特异性。TRIM29蛋白可通过与p53的相互作用促进肿瘤细胞的增殖;通过促进肿瘤细胞上皮-间质转化、激活经典的Wnt信号通路等增强肿瘤细胞的侵袭转移能力。高表达的TRIM29可与DNA修复因子RNF8相互作用促进DNA损伤的修复,也可激活PI3K/AKT信号通路促进P-糖蛋白的表达,从而增强肿瘤细胞对放化疗的耐受性。另外,TRIM29还可调控NK细胞及肺泡巨噬细胞的功能。明确TRIM29在不同肿瘤中的表达水平与功能,可为肿瘤的诊断与治疗提供新的思路。