科研快讯

《PLoS生物学》:DNA断裂修复增基因突变风险据美国物理学家组织网近日报道,美国印第安纳大学与普渡大学印第安纳波利斯联合分校(IUPUI)和瑞典优密欧大学(UmeaUniversity)最近的一项联合研究显示,有一种细胞用于修复自身DNA断裂的方法(称为断裂诱导复制),比正常合DNA产生的基因变异要高出2800倍。相关论文在线发表于《公共科学图书馆·生物学》(PLoS Biology)。     

DNA断裂次数比想象的少很多

生物通2007年6月1日报道：本周《Nature Genedcs》一篇文章介绍，大肠杆菌（Escherichia coli）的DNA在复制过程中发生断裂的频率比之前推测的要低20—100倍，而且还描述了一种观察体内链断裂的新技术。萨塞克斯大学（University of Sussex）基因组损伤和稳定性中心Aidan Doherty（未参与实验）说：我们非常幸运，研究人员几乎能够得到断裂的实际数目。[编者按]     

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。     

蛋白激酶CK2与DNA断裂修复

蛋白激酶CK2（酪蛋白激酶Ⅱ）是真核细胞中普遍存在的一种信使非依赖的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶,它底物众多,功能广泛。DNA断裂修复是一个涉及很多种酶和蛋白的过程,CK2在其中起着很重要的作用。     

DNA聚合酶θ：易错的多功能DNA末端修复分子

DNA聚合酶θ (DNA polymerase theta,Polθ)是一种广泛存在于动植物中的DNA修复酶。它在选择性末端连接（alternative end-joining,Alt-EJ）途径中发挥着关键作用,常参与DNA双链断裂（DNA double-strand breaks,DSB）损伤修复。在正常生理状态下,Polθ主要调控基因组稳定性。然而,在恶性肿瘤发生时,Polθ表现出异常高表达水平,并参与调控肿瘤细胞的恶性转变过程。研究表明,抑制Polθ活性可导致同源重组（homologous recombination,HR）缺陷的肿瘤细胞发生合成致死（synthetic lethality,SL）。因此,已经开发出多种针对Polθ的小分子抑制剂,可与其他化疗药物联合使用以抑制恶性肿瘤的发展。此外,敲除或抑制Polθ活性还能增加HR修复效率,从而提高外源基因靶向整合效果。本文综述了Polθ及其介导的Alt-EJ修复机制在生物学功能方面的最新研究进展,为靶向Polθ在肿瘤治疗和基因编辑方面的应用提供理论基础。     

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．     

化学合成的DNA定位断裂工具

化学合成的 DNA 定位断裂工具是80年代初发展起来的一种新型非酶 DNA 定位断裂工具.它由 DNA 识别结合系统及化学断裂系统组成,能在人们预先设计的任何位点断裂 DNA 分子,具有制备简便、价格便宜、不受酶的天然专一性限制等优点.可应用于基因分离、染色体图谱分析、大片段基因的序列分析以及 DNA 定位诱变、肿瘤基因治疗与新的化学疗法等分子生物学领域.     

苎麻疫霉激发蛋白基因断裂现象初探

苎麻疫霉（PhytophthoraboehmeriaeSaw．）可分泌具有诱抗作用的激发蛋白（α－elicihn）,根据α－elicitin第24～30和56～63位保守区氨基酸推导的寡核苷酸引物序列,对苎麻疫霉基因组DNA进行特异PCR扩增反应,发现其扩增的DNA片段大于预计的片段。回收纯化的特异扩增DNA,并进行克隆和测序分析,结果表明特异扩增的elicihn基因亚克隆DNA为570hp,大于预计的117bp。在特异片段中,存在3个内含子将基因断裂成4个阅读框架,即ORF1、ORF2、ORF3和ORF4,其中ORF1和ORF4含有与引物相同的序列,但与其它序列与已克隆的elicihn基因无同源性。因此,芒麻疫霉基因组中的elicitin基因可能存在断裂现象。     

烹调油烟挥发性有机物对人胚肺成纤维细胞的氧化应激效应研究

目的：探讨烹调油烟挥发性有机物对人胚肺成纤维细胞（HELF）的氧化应激效应。方法：用活性炭采集烹调油烟挥发性有机物（COF VOCs）,通过MTT实验确定COF VOCs暴露对HELF细胞的半数抑制浓度（IC50）;取对数生长期HELF细胞,使其暴露于剂量分别为20、4、0．8μg／mL的COF VOCs,分别于12、24、48h后进行活性氧（ROS）分析、丙二醛（MDA）检测和Comet试验。结果：COF VOCs刺激HELF细胞12、24、48h的IC50分别为104．9、111．9和127．2μg／mL;流式细胞术检测发现细胞胞质和线粒体内ROS平均荧光强度随COF VOCs剂量增加而增高;剂量组MDA水平与阴性对照组相比无统计学差异;剂量组DNA断裂水平与阴性对照组相比,差异有统计学意义;各剂量组引起的细胞ROS、MDA升高和DNA断裂在不同暴露时间之间差别均无统计学意义。结论：在实验剂量水平和暴露时间内,COF VOCs暴露可引起HELF细胞胞质和线粒体内ROS升高、DNA断裂,但并不能引起脂质过氧化损伤。     

DNA双链断裂检测技术研究进展 *

细胞DNA的完整性受到不同因素的影响,可分为内源性及外源性因素,这些因素均可引起不同程度的DNA损伤。其中,DNA双链断裂是最严重的一种DNA损伤,若未能进行及时的修复,则会引起一系列的损伤反应。严重的DNA双链断裂甚至可以造成细胞凋亡、肿瘤的发生等严重后果。因此,快速并准确地检测细胞DNA双链断裂程度能帮助评估DNA的完整性、内外环境的遗传毒性效应、临床诊断和放化疗监测。DNA双链断裂检测技术近年来发展迅速,目前可基于物理或化学方法、免疫荧光法和高通量测序技术检测DNA双链断裂程度。对这些检测方法的最新研究进展、应用以及其优缺点进行介绍,旨在为后续DNA双链断裂程度检测的研究和临床提供参考。     

毛细胞白血病5q13.3断裂位点线性DNA荧光原位杂交定位

毛细胞白血病经常与５ｑ１３．３断裂位点相关联,该断裂位点区域及位于这一区域的重要基因有待研究。我们探索了ＤＮＡ纤维荧光原位杂交方法（即ＤＮＡ纤维ＦＩＳＨ）检测该断裂位点的可行性。实验选用含有断裂位点区域的两个基因组克隆及位于断裂位上是的两个ｃｏｓ质粒探针与带有结构性到位（５）（ｐ１３．１ｑ１３．３）的线性ＤＮＡ共杂交（ＤＮＡ来自ＨＣＬ患者的细胞系）。实验证明该断裂位点将探针信号一分为二。根据这些结果描绘出断裂位点区域图。研究表明,ＤＮＡ纤维ＦＩＳＨ方法是绘制高精度物理图谱和检出遗传重排的一种有效的研究手段。     

《生物化学杂志》：细胞缺乏某种蛋白质会导致癌变

美国珀杜大学和中国四川大学的研究人员在10月刊《生物化学杂志》（JBC）网络版上报告说，细胞质连接蛋白质170（CLIP-170）在细胞增殖及DNA（脱氧核糖核酸）分配方面起着主导作用，如果将这种蛋白质去除，在细胞增殖时就会失去完整的DNA复制功能，从而导致癌变。     

DNA展示系统介导的断裂蛋白质内含子体外定向进化方法的研究

蛋白质内含子对于外显子的选择性限制了它的应用范围。目前,已经建立的卡那霉素定向进化系统适用于微小蛋白质内含子,但不适用于断裂蛋白质内含子。为了研究适用于断裂蛋白质内含子的定向进化的方法,我们引入了DNA展示系统。在该系统中,生物素化基因在人工细胞中与其表达的融合蛋白（内含子C端-外显子-生物素结合蛋白）形成DNA 蛋白质连接体。只有能与后续加入的N端蛋白质内含子前体（Flag-内含子N端）发生剪接反应的DNA 蛋白质连接体,才能被加上旗帜标签（Flag）,从而被抗旗帜标签抗体纯化柱（Anti Flag antibody M2 agarose）筛选富集。为了验证该系统的可行性,实验构建了2个基因,即含有具剪接活性的蛋白质内含子的阳性基因IRC和含有不具剪接活性的蛋白质内含子的阴性基因IRCM。实验首先通过Western印迹和琼脂糖凝胶电泳证明,人工细胞中的体外转录翻译系统不仅可高表达500个氨基酸的蛋白质,而且表达的蛋白中内含子仍保持原有的剪接能力。生物素结合蛋白能结合95%的DNA,并且形成的DNA 蛋白质连接体可以被筛选富集,最终证明了该系统用于断裂蛋白质内含子定向进化筛选的可行性。随后,为了检测系统的富集效率,制备了人为的基因“突变库”,即将基因IRC和IRCM以摩尔比1:10的比例混合,经过2轮筛选后,阳性基因IRC可以被10倍富集,进一步证明了体外筛选方法的可行性。该方法为后续针对不同宿主进化出不同的断裂蛋白质内含子提供筛选方法支持,也为断裂蛋白质内含子的在生物技术和研究领域的应用奠定了基础。     

原子力显微镜观测紫外线诱导的K562肿瘤细胞DNA损伤

利用彗星电泳检测出UVB、UVC短时间照射会使肿瘤细胞的DNA发生断裂,而长时间照射之后彗星电泳无法检测到碎片,推测可能是由于DNA分子交联的原因[1],国内外尚无定论.为了更直观的研究这种现象,提取了UVB,UVA照射后K562细胞的DNA,并调节到合适的浓度在原子力显微镜下观测.实验结果表明UVB对K562肿瘤细胞DNA损伤的影响呈现时间/剂量效应,较短时间照射主要产生DNA的链断裂,较长时间辐射则主要产生DNA链的交联.UVC对K562肿瘤细胞DNA的损伤大于UVB.UVC短时照射即可引起DNA的断裂和交联,较长时间辐射主要产生交联和一些断裂;长时间照射不但产生大量交联,同时有大量断裂产生,并发生凝缩和缠绕等结构破坏.     

衰老过程中大白鼠脾细胞的DNA单链断裂与重接能力的变化

 DNA被紫外线损伤后,由DNA切除修复酶切除嘧啶二聚体,随之以另一条正常的DNA链为模板修复合成DNA片段,最后由DNA连接酶将新合成的DNA片与原有的DNA链连接。本文用荧光法测定DNA修复过程中DNA单链的断裂及重接能力与衰老的关系。结果表明,不同年龄大鼠脾细胞均具有修复DNA单链断裂的能力,DNA单链断裂重接的能力与年龄有相关性,断乳鼠及青年鼠的脾细胞当保温至30min时,即开始了DNA链的重接,保温90min后则恢复到原有水平;而老年鼠脾细胞保温至90min时才开始DNA链的重接,保温150min,尚未恢复到原有水平。还发现,断乳鼠及老年鼠脾细胞的单链DNA含量高于青年鼠。     

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。     

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.     

苯甲基磺酰氟（PMSF）在犬精子4℃保存中的作用

目的探讨4℃保存的条件下,苯甲基磺酰氟（phenylmethylsulfonyl fluoride,PMSF）对犬精子的保护作用。方法犬精子以含不同浓度PMSF的Tris-卵黄液（Tris-egg yolk,EYT）处理后,于4℃低温保存,在24、48、72、96 h分别以伊红、瑞-吉和吖啶橙染色检测精子活率、顶体膜和DNA完整性。结果低温保存24 h后,吖啶橙染色检测DNA断裂率（%）：对照组（5.93±0.32）,实验组：20μg/mL（4.50±0.38）、40μg/mL（4.20±0.25）、80μg/mL（4.21±0.46）、160μg/mL（3.87±0.67）,P〈0.05;各浓度组之间没有明显差异;72 h后,犬精子活率仍〉30%;96 h内,对照组和实验组犬精子在活率、顶体膜完整性上未见明显差异。结论PMSF于4℃低温保存条件下对犬精子具有保护作用,24 h内能有效保护精子DNA双链的完整性,4℃低温保存72 h后,犬精子仍符合人工授精要求。     

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。     

不同离子辐照对离体质粒DNA损伤与转化活性的影响

利用 30Kev的N+ 、Ar+ 离子辐照离体质粒DNA ,分析了不同离子对DNA单双链断裂及转化活性的影响。结果表明 :N+ 、Ar+ 离子辐照均可引起质粒DNA单双链断裂和转化活性的变化 ,且随着辐照剂量的增加 ,单双链断裂频率增加 ,转化活性下降。Ar+对离体质粒DNA比N+ 具有更强的单双链断裂效应 ,且从 9× 10 15Ar+ cm2 剂量开始 ,质粒可完全丧失转化活性。质粒转化活性的大小与DNA单双链断裂频率呈正相关