DNA聚合酶Polι的研究进展

Y家族DNA聚合酶是一种跨损伤复制酶,即能以损伤的DNA为模板进行复制。Y家族DNA聚合酶广泛分布生物界,人类细胞中Y家族DNA聚合酶至少包括Rev1、Polκ、Polι、Polη四种,Polι在以DNA为模板进行复制时错配率很高而不同于其他跨损伤DNA聚合酶,Polι是目前发现的所有DNA聚合酶中保真性最低的DNA聚合酶。很高的错配率导致很高的突变率,最后基因的突变导致癌症的发生,因此Polι在各个国家被广泛的研究,并且对Polι的各个不同的特性进行了研究,取得了一系列成果,现对Polι的研究进展予以综述,并展望了未来的研究趋势。     

哺乳动物跨损伤DNA聚合酶Polκ研究进展

跨损伤DNA合成(translesion DNA synthesis,TLS)是细胞应答DNA损伤时的一种耐受机制,它利用特异的低保真度的DNA聚合酶直接在损伤的对面合成DNA,使复制得以延续.TLS分为无错旁路和易错旁路两种途径,其中易错旁路途径是DNA损伤诱发基因组突变的主要机制.另外TLS也与肿瘤细胞耐药性相关.在体内执行TLS功能的DNA聚合酶主要是DNA聚合酶Y家族的成员,其中包括聚合酶kappa(Polκ).就TLS的特性,哺乳动物Polκ的结构及催化活性、表达及调控、蛋白质相互作用及其在TLS中可能的调控机制和体内功能等方面做一阐述.     

人源DNA聚合酶δ研究进展

在真核生物染色体DNA复制过程中主要涉及三种DNA聚合酶:α(Polα),δ(Polδ)和ε(Polε)。人源DNA聚合酶δ是p125,p68,p50,p12四个亚基构成的异源四聚体,属于DNA聚合酶B家族,具有5’-3’聚合酶催化活性和3’-5’核酸外切酶活性,是染色体DNA复制过程中最主要的复制酶,同时还参与多种形式的损伤修复,在保证基因组结构的完整性和遗传稳定性方面具有重要的意义。由于其重要的生物学功能,目前引起人们更多的关注和重视。对人源DNA聚合酶δ的分离纯化方法及涉及DNA复制和损伤修复过程中酶学功能等方面的最新研究进展进行综述。     

DNA聚合酶IV：抗细菌的潜在药靶

病原微生物及其耐药性是全球公共卫生的重要问题。众多人兽共患病原菌可通过食品产业链传播给人,同时耐药性使得感染更难治疗,增加了疾病传播和死亡的风险。从分子水平上研究病原体的变异规律、毒力及其致病机制有助于寻找新的药物靶点、研制新的药物。DNA聚合酶IV(polymerase IV,Pol IV)是γ家族聚合酶中的重要成员,广泛分布在原核生物、真核生物和古细菌3个生命域。Pol IV具有跨损伤DNA合成的能力,不仅在SOS反应(SOS response)和RpoS调控下响应DNA损伤,还参与细菌抗生素抗性及适应性的获得,在细菌中发挥着至关重要的作用。本文综述了近年来细菌Pol IV相关研究,回顾了其遗传特征、结构特征、表达调控及对细菌适应性的影响,并且讨论了Pol IV作为潜在药物靶点的可行性。     

DNA聚合酶iota在HEK-293细胞中高表达体系的建立

目的:将带有DNA聚合酶iota(DNA Polymerase iota,Polι)目的基因的真核表达质粒PCDNA3.1转入HEK-293细胞,建立DNA聚合酶iota在HEK-293细胞中的高表达体系,为进一步研究DNA聚合酶在DNA损伤修复中的生物学功能奠定了基础.方法:用脂质体2000(Lipofectamine2000)将带有目的基因的真核表达质粒PCDNA3.1转入HEK-293细胞,通过G418筛选抗性克隆,用一步法提取细胞总RNA,采用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)技术检测出高表达克隆.结果:通过G418筛选筛选出了具有G418抗性的克隆,通过RT-PCR技术检测出高表达DNA聚合酶iota的HEK-293细胞系.结论:建立了高表达DNA聚合酶iota的HEK-293细胞系.为进一步研究DNA聚合酶在DNA损伤修复中的生物学功能奠定了基础.     

真核细胞DNA聚合酶δ的结构与功能

DNA聚合酶δ(Polδ)在真核细胞的DNA复制过程中具有核心酶的作用,同时还参与DNA的修复。Polδ是一种由多个亚基组成的复合体,目前已从哺乳动物、裂殖酵母和芽殖酵母等多种真核生物细胞中分离出,并对它们的亚基组成进行了分析,但还未得到确切一致的结果。Polδ在DNA复制中的具体作用已基本了解,它参与催化整个前导链的复制以及一些或大部分滞后链的复制。此外,Polδ还参与DNA的修复,此酶的这一功能可减少DNA的变异,但目前对其作用机理还知之较少。在Polδ活性调控方面,主要研究了一些相关蛋白因子对Polδ活性的调控作用以及转录因子对催化亚基表达的调控作用。     

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。     

RAD51调控REV1参与DNA双链断裂修复

REV1是跨损伤聚合酶Y家族的重要成员之一,它不仅作为支架蛋白介导Y家族聚合酶招募至损伤位点完成跨损伤DNA合成(translesion DNA synthesis, TLS),还可利用自身的dCMP转移酶活性在一些损伤位点对侧整合dCMP参与TLS。此外,REV1也被报导参与调控同源重组修复。为进一步探讨REV1互作蛋白RAD51和RAD51C在其参与的同源重组修复通路中的调控作用,本研究采用脉冲氮激光微辐射实验,发现RAD51可调控REV1到双链断裂位点的募集。同时,免疫荧光实验结果证明REV1也反过来影响RAD51应答CPT损伤。然而敲低RAD51C并不影响REV1到DNA双链断裂位点的招募。结果表明,REV1和RAD51在HR通路中存在彼此相互调控的关系。     

跨损伤合成的DNA聚合酶——一类新的DNA聚合酶

细胞虽然拥有多种修复途径,但有些DNA损伤仍不可避免地会逃避修复而在基因组上保留下来,细胞跨损伤DNA合成的分子机制一直是DNA修复中主要的未解决问题之一.最近通过对一类结构相关性UmuC/DinB蛋白质超家族成员的研究发现它们具有DNA聚合酶功能.这类新发现的DNA聚合酶不同于经典的复制性DNA聚合酶,它们能以易误/突变(error-prone/mutagenic)或无误(error-free)方式进行跨损伤(translesion)DNA合成,并且从细菌到人在进化上功能保守.     

线粒体DNA复制及其调控

从线粒体DNA复制的模型与机制、复制的调控、复制忠实性及其损伤修复3个方面对近年来的研究文献进行了总结.在复制的模型与机制方面,对传统的D环复制的细节有了更深入的了解,新的实验方法的结果显示,在哺乳动物中还存在着链结合单向复制和链结合双向复制2种模型.在线粒体DNA复制的调控方面,近年来研究较多的调控因子主要包括mtDNA聚合酶γ、线粒体单链结合蛋白(mtSSB)、引物酶、解旋酶、连接酶、拓扑异构酶、转录因子mtTFA等,介绍了这些因子的最新研究进展及调控机制;对mtDNA复制时期和拷贝数量调控机制的研究也有突破,确定了Abf2p是mtDNA复制时期与拷贝数目的调控因子.在mtDNA复制的忠实性及其损伤修复研究方面,主要涉及到DNA Polγ的校正功能、错配修复、重组修复、DNA切除修复等,在mtDNA损伤修复中仅存在碱基切除修复机制,缺少核苷酸切除修复机制.