ATM介导的蛋白磷酸化与DNA损伤的信号转导机制

细胞周期检定点激酶ATM蛋白属于磷酸肌醇3激酶（PI－3K）家族成员,也是哺乳动物细胞BASC高分子蛋白复合物的组成之一。ATM调整由于DNA损伤引发的DNA修复和凋亡通路,该通路主要表现为DNA损伤激活ATM激酶,ATM激酶磷酸化其下游的相应蛋白,使细胞在细胞周期关卡处停滞分裂,主要是G1－S期和G2－M期的阻滞,使损伤的DNA得以修复,当修复失败时,细胞进入凋亡进程。ATM磷酸化的蛋白质很多,如p53,cdc25A,cdc25C等,这些蛋白质对细胞周期关卡调控都非常重要,因此也就证明了ATM在细胞周期调控中的重要作用。     

Chk2与细胞周期调控

细胞周期检测点激酶2(Chk2)是近来新发现的一个细胞周期调控蛋白。在发生DNA损伤或复制阻滞后,细胞通过不同途径激活Chk2,进而作用于下游不同的靶蛋白,最终激活G1、S和(或)G2／M期检测点机制,使细胞周期进程发生阻滞,同时激活修复相关基因的转录,促进细胞对损伤进行修复。Chk2基因突变在肿瘤发病中具有一定意义,但其发生率较低。肿瘤细胞可通过激活Chk2来加强损伤修复,导致耐药表型产生。     

染色质改构因子BRG1降低UV照射引起的细胞凋亡

生命体的遗传物质基础是DNA分子,多种因素可以作用于细胞内的DNA分子,导致多种类型的DNA损伤。若受损的DNA得不到及时和有效的修复,细胞将走向凋亡或发生变异。染色质改构复合物(chromatin remodeling complex)在基因表达调控和DNA复制等方面扮演着重要角色。依赖ATP的染色质改构复合物SWI/SNF的核心亚基Brahma Related Gene1(BRG1)在染色质结构调整和基因转录调控等多个细胞进程中具有重要作用,仅有有限的文献报道BRG1参与到DNA的损伤修复过程。因此,进一步研究与验证BRG1在调控DNA的损伤修复进而挽救细胞凋亡中的作用十分重要。本文通过利用不同强度的UV照射检测细胞凋亡的情况,初步建立了DNA损伤修复的实验体系。将BRG1表达质粒瞬时转染到SW13(BRG1-/-)细胞系中,并利用30J/m2的UV照射,分别在0h、6h和24h检测细胞早期凋亡程度。结果表明,SW13(BRG1-/-)细胞中瞬时表达BRG1可以明显降低由UV照射引起的细胞凋亡,其中UV照射后24h的细胞表现最明显。我们进一步在HeLa细胞中通过瞬时表达BRG1验证了上述结果。由于BRG1通过染色质改构在基因的转录调控、复制和重组等方面起着重要的作用,我们推测BRG1可能通过染色质改构参与了DNA的损伤修复过程,进而影响了细胞凋亡。     

Polo样激酶1抑制剂Rigosertib对细胞放射损伤的防护作用

DNA双链断裂是电离辐射诱发最严重DNA损伤,能启动细胞周期阻滞、修复和死亡系列信号反应,其中周期阻滞是DNA损伤应答的重要过程,为DNA损伤修复提供了充足的时间。周期蛋白依赖性激酶4/6(cyclin-dependent kinase 4/6,CDK4/6)、周期蛋白依赖性激酶1(cyclin-dependent kinase1,CDK1)和Polo样激酶1(Polo-like kinase 1,PLK1)等是细胞周期调控关键激酶,其抑制剂可以阻滞细胞周期进程,是否具有细胞放射防护作用有待进一步探究。本文选择人宫颈癌细胞HeLa、人正常乳腺细胞MCF-10A以及人脐静脉上皮细胞HUVEC为研究对象,研究比较了PLK1抑制剂Rigosertib、Volasertib, CDK4/6抑制剂Palbocilib, CDK1抑制剂Ro-3306的辐射防护作用。流式细胞术检测表明,Rigosertib、Volasertib、Ro-3306将细胞阻滞于G₂期(P<0.05,P<0.01或P<0.001),Palbocilib将细胞阻滞于G₁     

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。     

ATM、ATR和DNA损伤介导的细胞周期阻滞

ATM和ATR属于PIKK家族,是DNA损伤检查点的主要成员。它们被不同类型的DNA损伤所激活,通过磷酸化相应的下游蛋白Chk1和Chk2等,调节细胞周期各个检查点,引起细胞周期阻滞,使DNA损伤得以修复。ATM和ATR在维持基因组的稳定性中起到至关重要的作用。本文着重综述有关ATM和ATR在DNA损伤介导的细胞周期阻滞中发挥的作用以及相互关系的最新研究进展。     

c-Abl与应激损伤调控

非受体酪氨酸激酶c-Abl广泛表达于人和哺乳动物等的细胞中并受到严格调控,通过蛋白之间相互作用、与DNA相互作用及其酪氨酸激酶活性在一系列的重要生命活动中发挥调节作用。在应激损伤反应如DNA损伤反应中．c-Abl的Ser^465被ATM和DNA-PK磷酸化而激活,通过与Rad51、p53和p73等分子的相互作用参与DNA重组修复、细胞周期和细胞凋亡等的调控,不同信号途径之间的平衡决定细胞的生存和死亡。     

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。     

GADD45α参与维持基因组稳定性并发挥肿瘤抑制效应的多样性分子机制

哺乳动物细胞在遭受应激损伤因素刺激时会启动一系列信号传导通路,从而引发细胞周期阻滞、DNA修复或细胞凋亡等效应,这些机制的异常与肿瘤的发生发展密切相关。GADD45α作为生长阻滞及DNA损伤诱导基因编码家族的一员,参与维持基因组稳定性、调控细胞周期行进、DNA损伤修复、细胞衰老及细胞凋亡等多种生物学过程,在肿瘤发生发展和肿瘤抑制反应中具有重要作用。我们简要综述了GADD45α参与维持基因组稳定性并发挥肿瘤抑制效应的分子机制。     

Gadd45a的表达调控与功能

哺乳动物细胞对于遗传毒性的刺激会产生一系列应答,如细胞周期阻滞,DNA修复和细胞凋亡等。Gadd45a在DNA损伤诱导的细胞应答中发挥重要作用。细胞内外环境的多种因素在转录水平、转录后水平、翻译后水平等多个层次对Gadd45a进行精确调节。Gadd45a通过与Cdc2相互作用调控细胞周期G1-M检测点,直接抑制Aurora—A激酶参与中心体稳定性的调节,通过G1-S期调控参与维持基因组的稳定性。Gadd45a参与p38／JNK、MAPK、线粒体介导的凋亡途径和NF—κB介导的生存通路调控。     

检验点激酶1的研究进展

检验点激酶1(checkpointkinase1,Chk1)为一种进化保守的蛋白激酶,是细胞检验点的转导因子。当电离辐射、紫外线等引起细胞DNA损伤或者DNA复制叉停滞时Chk1活化,诱导细胞产生细胞周期阻滞、DNA修复或细胞凋亡等特征。现对Chk1的结构、功能以及病毒通过Chk1调控宿主细胞周期等方面进行简述。     

生长抑制因子(ING)抑癌基因家族的研究进展

生长抑制因子(inhibitor of growth,ING)家族成员是候选的抑癌基因.ING蛋白参与磷脂酰肌醇介导的脂类信号转导通路及激素介导的通路,能够与组蛋白乙酰转移酶、去乙酰化酶等结合参与染色质的重构,调节基因的转录,与p53协同作用,抑制细胞生长,诱导细胞凋亡和DNA损伤修复.ING家族成员通过对基因表达的表观遗传学调控将细胞周期、细胞凋亡和衰老等生物学过程有机联系起来.     

MBD3调节干细胞多能性和重编程机制的研究进展

MBD3(methyl CpG binding domain 3)是甲基CpG结合域蛋白家族的成员之一,也是NuRD(nucleosome remodeling and deacetylase complex)的核心亚单位之一。MBD3蛋白可以结合非甲基化DNA,通过MBD蛋白结构域或与NuRD结合发挥作用。MBD3通过参与调节染色质结构和激活转录过程,调节胚胎干细胞的多能性和谱系分化,对于胚胎发育和分化十分关键。MBD3在体细胞和神经干细胞重编程中也发挥着重要作用。此外,在缺氧环境下MBD3还能影响细胞代谢调控。该文围绕MBD3诱导DNA去甲基化、调节染色质结构、调控转录、调节胚胎干细胞的多能性和谱系分化、在重编程中的作用以及缺氧环境中的对细胞代谢的影响等展开论述,以期为多能干细胞的表观遗传研究及重编程技术的优化提供参考。     

PCNA泛素化修饰对DNA损伤应答途径的调控

机体细胞在多种化学物质和内外环境不断攻击下会诱发DNA损伤。为了维持基因组的稳定性,细胞内拥有一系列完善而精确的细胞应答机制来保护基因组DNA的完整性。细胞首先通过DNA损伤检测点,然后通过一系列细胞信号转导通路,启动细胞周期阻滞,进而介导细胞修复或凋亡。大量研究表明泛素化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,参与调控了多种细胞生理过程。近期研究表明,DNA损伤导致复制应激可诱发PCNA的翻译后泛素化修饰,泛素化修饰的PCNA可能参与了多种DNA损伤应激过程,影响细胞选择不同的DNA损伤应答途径,导致细胞截然不同的转归。因此,更好地了解PCNA泛素化的作用及其影响DNA损伤应答通路可为我们更深入地了解人类细胞如何调控异常的DNA代谢过程和癌症的发生和发展机制提供依据。     

PCNA泛素化修饰对DNA损伤应答途径的调控

机体细胞在多种化学物质和内外环境不断攻击下会诱发DNA损伤。为了维持基因组的稳定性,细胞内拥有一系列完善而精确的细胞应答机制来保护基因组DNA的完整性。细胞首先通过DNA损伤检测点,然后通过一系列细胞信号转导通路,启动细胞周期阻滞,进而介导细胞修复或凋亡。大量研究表明泛素化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,参与调控了多种细胞生理过程。近期研究表明,DNA损伤导致复制应激可诱发PCNA的翻译后泛素化修饰,泛素化修饰的PCNA可能参与了多种DNA损伤应激过程,影响细胞选择不同的DNA损伤应答途径,导致细胞截然不同的转归。因此,更好地了解PCNA泛素化的作用及其影响DNA损伤应答通路可为我们更深入地了解人类细胞如何调控异常的DNA代谢过程和癌症的发生和发展机制提供依据。     

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.     

CHK2在肿瘤中作用的研究进展

细胞周期检测点激酶2(cell cycle checkpoint kinase 2,CHK2)是抑癌基因CHK2编码的丝氨酸/苏氨酸激酶,广泛存在于哺乳动物中。它可在DNA双链断裂后参与DNA修复应答,并作为重要的信号转导蛋白,使细胞周期进程发生阻滞,从而促进DNA修复或诱导细胞凋亡。目前在肺癌、乳腺癌、结直肠癌等多种恶性肿瘤均发现CHK2的缺失,研究者发现CHK2是增强DNA损伤治疗在癌症中治疗效果的良好靶标。CHK2基因作为肿瘤治疗的重要研究靶点,为肿瘤的治疗研究提供了新的方向。本文就CHK2目前在肿瘤中的研究进展做简要综述。     

基因转录后调控在DNA损伤反应中的重要功能

DNA损伤发生时,细胞会激活一系列复杂的信号网络来调控细胞周期检查,完成DNA损伤修复或当损伤超过修复能力时诱导凋亡,这一信号网络被称为DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)。以往DDR信号网络的研究主要集中于基因转录调控和蛋白共价修饰对功能分子的稳定性和活性调控。近年来,mRNA稳定性调控和mRNA翻译调控等基因转录后调控机制在DDR中的重要作用引起研究者越来越多的关注。研究证明:多种microRNAs和RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)在转录后水平调控诸多重要功能蛋白的表达,在DDR信号网络中起着不可或缺的作用。文章针对DDR反应中转录后调控的研究进展以及参与其中的microRNAs和RBPs进行阐述和讨论。     

拟南芥多聚ADP核糖水解酶在ATM和ATR依赖的DNA损伤信号途径中的作用分析

DNA损伤响应是生物体感知DNA断裂并启动DNA修复过程的重要机制,对维护遗传物质的稳定性具有重要的意义.DNA损伤响应机制中有多种蛋白的参与.多聚ADP核糖水解酶(PARG)是参与蛋白质多聚ADP核糖化(poly(ADP-ribosyl)ation)修饰调控过程的一种重要酶,它通过水解去除蛋白质上的多聚ADP核糖来调节靶蛋白质的生理生化活性.目前已知多聚ADP核糖修饰相关蛋白可能通过修饰DNA修复相关蛋白参与DNA损伤反应,但其影响的信号途径和上下游关系并不清楚.本研究通过双突变体构建、遗传以及表达谱分析,揭示了PARG1可能在DNA损伤响应途径关键激酶ATM和ATR的上游,通过调节ATM和ATR的活性来反馈调节DNA损伤信号途径.     

CHD7对发育和疾病的表观遗传调控研究进展

染色质重塑是指染色质通过其结构的动态变化影响基因组DNA的可接近性,进而影响DNA复制、转录、修复和重组的过程,属于表观遗传调控。染色质域解旋酶DNA结合蛋白7(CHD7)是一种ATP依赖的染色质重塑酶,能够调控发育过程中多种重要转录因子,广泛参与众多生理过程。本文对CHD7在发育和疾病当中的表观遗传调控作用进行简要概述。