火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶基因克隆、表达纯化和酶学性质研究

【目的】在大肠杆菌中表达火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶,纯化得到重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶,在此基础上系统研究火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶的酶学特征。【方法】构建8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶重组表达质粒,将重组质粒转化Escherichia coli Rosetta(DE3),利用IPTG诱导表达重组蛋白,通过Ni2+亲和层析柱纯化重组蛋白;最后利用含8-氧鸟嘌呤损伤的寡核苷酸作为底物,测定8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶的酶学性质。【结果】在大肠杆菌中成功诱导表达了重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶,经Ni2+亲和纯化后蛋白纯度大于95%。在体外鉴定了重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶的酶学性质。结果表明重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶可以切除DNA中的8-氧鸟嘌呤(8-Oxo-G,GO)损伤碱基,并且具有AP裂解酶活性。重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶催化反应的最适pH值和温度分别是pH 8.5和55°C。除Zn2+对火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶的酶促反应有明显的抑制作用外,实验中测定的其它二价离子(Mn2+,Mg2+,Ca2+,Ni2+,Co2+,Cu2+)对其没有明显的影响。离子强度在50-100 mmol/L范围内对其酶促反应影响不大,超过100 mmol/L时有明显的抑制作用。与8-氧鸟嘌呤互补的碱基差异对火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶切除8-氧鸟嘌呤损伤的效率影响不大;但与单链DNA相比,双链DNA是优选底物,切割效率如下:GO/C≈GO/G≈GO/T≈GO/AGO/-。【结论】在大肠杆菌中成功表达,并Ni2+亲和纯化了火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶,生化研究表明制备的重组蛋白具有8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶活性,可能负责切除火球菌基因组DNA中的8-氧鸟嘌呤损伤。     

极端嗜热古菌8oxoG DNA糖苷酶的研究进展

7,8二氢-8-氧鸟嘌呤(7,8-dihydro-8-oxoguanine,8oxoG)是一种常见的DNA损伤碱基.由于8oxoG能够与腺嘌呤配对,在DNA中的8oxoG被修复之前进行复制,DNA将会产生GC→TA的突变,从而造成基因组的不稳定.目前,碱基切除修复(Base excision repair,BER)是修...     

脂质过氧化引起的DNA损伤研究进展

脂质过氧化可以引起各种碱基损伤、DNA链断裂和各种荧光产物生成,并对DNA分子鸟嘌呤碱基具有选择性损伤.过渡金属离子可以明显加深脂质过氧化对DNA的损伤程度.多种抗氧化剂、活性氧自由基清除剂对脂质过氧化引起的DNA损伤有一定程度的保护作用.具有致突、致癌作用的8－羟基鸟嘌呤已经观察到．脂质过氧化的致突变、致癌变作用机制引起了人们的极大兴趣．     

甲基鸟嘌呤甲基转移酶表达调节在肿瘤发生和治疗中的作用

甲基鸟嘌呤甲基转移酶（O⁶-methylguanine-DNA methyltransferase,MGMT）是从细菌到哺乳类机体中存在的一种独特的DNA修复蛋白,其作用是在DNA损伤的修复过程,催化DNA分子鸟嘌呤O⁶位上的烷基从鸟嘌呤碱基转移至MGMT蛋白的半胱氨酸残基上,而使DNA分子鸟嘌呤复原.因此,机体中MGMT适当的表达有利于修复由烷化剂诱导而形成的O⁶烷基鸟嘌呤DNA加合物.MGMT蛋白的含量和活性不但在基因水平受到各种因素的调控,并且与某些药物的直接作用有关.调节MGMT在细胞内的活性,对于防御肿瘤的发生及某些肿瘤的治疗过程中克服肿瘤耐药性和克服骨髓毒性具有重要的意义.     

硫氧还蛋白结合蛋白-2的表观遗传学修饰及其与肿瘤的相关性

表观遗传学研究的是稳定的遗传信息的修饰,这种修饰在不改变DNA序列的情况下引起基因表达和功能的改变。肿瘤发生过程中,经常伴有抑癌基因的表观遗传学修饰,如DNA甲基化、组蛋白去乙酰化等。硫氧还蛋白结合蛋白-2是硫氧还蛋白的结合蛋白质,它可以和还原型的硫氧还蛋白相结合,与肿瘤发生密切相关。本文论述了有关肿瘤表观遗传学、硫氧还蛋白结合蛋白-2的表观遗传学修饰及其与肿瘤的相关性。     

植物中DNA甲基化及去甲基化研究进展

DNA甲基化及去甲基化是生物体调控基因表达的重要机制。在植物中,DNA甲基化的建立主要通过依赖于小RNA的甲基化途径来实现,最近的研究发现了DNA甲基化最初起始的新机制。DNA主动去甲基化由ROS1/DME家族介导并通过碱基切除修复的通路来实现。最新的研究发现了ROS1下游参与碱基切除修复的多个关键因子。更重要的是,越来越多的参与调控DNA主动去甲基化的特异性的因子及其作用机制被发现。现介绍植物体中DNA甲基化建立和维持的机制,并着重讨论植物体中DNA主动去甲基化方向的最新进展。     

Balb/c小鼠增龄过程中不同脏器线粒体DNA损伤及损伤修复相关基因的变化

为探讨Balb/c小鼠增龄过程中线粒体DNA损伤及其修复基因表达与衰老之间的关系,采用逆转录 多聚酶链反应（RT PCR）方法,检测年轻与老年Balb/c小鼠脑、肝脏和脾脏中线粒体自身编码基因细胞色素氧化酶亚单位Ⅰ基因（coⅠ）和细胞色素氧化酶亚单位Ⅲ基因（coⅢ）及8 氧鸟嘌呤糖基化酶基因（ogg1）、DNA聚合酶γ（DNA polymeraseγ）基因、胸腺嘧啶乙二醇DNA糖基化酶基因（nth1）等碱基切除修复基因在mRNA水平的变化.用Western印迹方法检测小鼠脾脏中COⅢ和OGG1的蛋白质水平的变化.结果发现,老年小鼠脾脏中coⅠ和coⅢ的mRNA水平比年轻小鼠显著增加（P<0.05）,CO Ⅲ的蛋白质水平亦比年轻小鼠显著升高（P<0.05）;老年小鼠脾脏OGG1的mRNA和蛋白水平上均比年轻小鼠显著增加（P<0.05）.老年小鼠肝脏和脾脏DNA聚合酶γ和NTH1的mRNA水平比年轻小鼠显著升高（P<0.05）.提示线粒体DNA自身编码的基因及碱基切除修复基因的表达失衡可能是Balb/c小鼠衰老的原因之     

碱基切除修复在阿尔茨海默病和帕金森病中的作用

细胞代谢或细胞应激均可以引起DNA氧化损伤。DNA氧化损伤与神经退行性疾病的发生、发展密切相关。碱基切除修复在抵抗脑细胞DNA氧化损伤中起着重要的作用。就碱基切除修复在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)和帕金森病(Parkinson’s disease,PD)中的作用及其机制进行综述。     

组蛋白去甲基化酶KDM3B结构、功能及其相关疾病研究进展

表观遗传学是研究在DNA序列不变的前提下,其他机制异常引起基因表达改变并可遗传的学科。组蛋白甲基化/去甲基化修饰是表观遗传学的重要调控机制之一,是甲基化酶和去甲基化酶动态相互作用的结果,其中H3K9的甲基化和去甲基化是近年来研究最深入的组蛋白修饰之一。组蛋白去甲基化酶KDM3B包含一个JmjC结构域,并具有固有的H3K9去甲基化活性,能够特异性去除H3K9me1/2甲基化修饰,调控基因转录、DNA损伤修复,参与细胞增殖、细胞凋亡、干细胞干性维持、肿瘤和遗传病发生发展等。该文就组蛋白去甲基化酶KDM3B的结构、作用机制、生物学功能及其成为一个临床研究和治疗的潜在药理学靶点的可能性作一综述。     

DNA 去甲基化机制的研究进展*

DNA甲基化作为动植物体内一种重要的表观遗传修饰形式,在调控基因表达、维持基因组的稳定性等方面发挥重要的生物学作用。固有DNA甲基化水平和模式的变化会导致生物的表型异常甚至死亡。而5-甲基胞嘧啶的水平和模式是由DNA甲基化和去甲基化共同决定的。DNA去甲基化可以分为主动去甲基化与被动去甲基化,而基因组甲基化模式的形成主要依赖于主动去甲基化。本文综述了生物体内DNA主动去甲基化五种潜在机制:DNA转葡糖基酶参与的碱基切除修复途径、脱氨酶参与的碱基切除修复途径、核苷酸切除修复途径、氧化作用去甲基化与水解作用去甲基化。     

DNA修复的表观遗传学调控

表观遗传学信息的改变是导致人类肿瘤形成的重要因素之一．基因组的稳定性经常会受到DNA损伤的威胁．然而,高度致密的染色质结构却极大地妨碍了DNA修复的进行．因此,真核生物细胞中必须有一个精确的机制来克服染色质这一天然的屏障．其中,组蛋白的共价修饰和ATP-依赖的染色质重塑通过改变染色质的结构,对DNA修复进程起着关键的调控作用．介绍了DNA修复过程中,发生在表观遗传学方面的主要调控过程,特别阐述了在DNA双链断裂损伤应答和修复过程中,组蛋白修饰和染色质重塑方面最新的研究进展,并对今后的发展方向进行了讨论．     

DNA损伤修复过程表观遗传学改变

多种化学、物理及生物因素可诱发细胞DNA损伤,损伤后DNA损伤位点被相关损伤感受器识别,激活相应的修复通路进行DNA修复。越来越多的证据表明DNA甲基化状态、蛋白翻译后修饰、染色质重塑、miRNA等修饰方式参与了DNA的损伤修复。文章通过不同损伤修复通路中这些修饰的特点,阐述表观遗传学改变在DNA损伤修复发展过程中的作用机制。     

DNA主动去甲基化的Science之路

DNA甲基化是一种非常重要的表观遗传调控方式,在基因印迹、X染色体失活、转座子与外源DNA的沉默及组织特异性基因的中发挥着重要的作用。在哺乳动物的配子发生过程及从受精到着床的早期胚胎发育阶段,基因组DNA发生大规模的主动去甲基化。但去甲基化的分子机制一直是表观遗传领域的谜题。2009年,Anjana Rao及其同事发现一种DNA双氧化酶TET蛋白能够将5-甲基胞嘧啶氧化成5-羟甲基胞嘧啶,这为DNA去甲基化的机制研究开拓了新的思路。在此基础上,徐国良实验室展开了深入研究,发现TET蛋白能够进一步将5-羟甲基胞嘧啶氧化成5-羧基胞嘧啶,并发现糖苷酶TDG能够特异性地识别并切除DNA中的5-羧基胞嘧啶,进而启动碱基切除修复途径完成DNA去甲基化,从而提出了氧化作用与碱基切除修复途径协同介导的DNA主动去甲基化机制。     

DNA烷化损伤及修复的分子基础

烷化剂可以造成细胞DNA分子的烷化损伤。其中鸟嘌呤第6位氧原子的甲基化(O~6-MeG)会造成碱基错误配对,引起细胞致突致死。O~6-甲基鸟嘌呤DNA-甲基转移酶(O~6-MT)可以修复O~6-MeG损伤。原核细胞中编码O~6-MT的烷化损伤修复酶基因ada已经克隆成功。哺乳动物细胞的烷化损伤修复基因的克隆工作正在研究中。根据O~6-MT含量可以把人肿瘤细胞分为两类,Mer~ 和Mer~-。Mer~-不含O~6-MT,约占1/5左右。细胞学及裸鼠实验证明使用双功能烷化剂ACNU可以特异性地杀死Mer~-类肿瘤。提示以DNA烷化损伤修复研究为基础,可以开拓出一条肿瘤选择性化疗的新途径。     

鼻咽癌组织中氧化性DNA损伤标志物8-硝基鸟嘌呤和8-羟基脱氧鸟苷的检测及与iNOS的关系

8-硝基鸟嘌呤（8-nitroguanine, 8-NitroG）和8-羟基脱氧鸟苷（8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, 8-OHdG）是2个氧化性DNA损伤生物标志物,而诱导型一氧化氮合酶(iNOS)在病理状态下催化细胞合成与氧化性DNA损伤有关的 氧自由基NO.本研究通过检测鼻咽癌组织中8-NitroG、8-OHdG和iNOS的免疫反应强度,初步探究鼻咽癌的发生和发展是否与氧化性DNA损伤有关以及8-NitroG、8-OHdG与iNOS表达的关系.利用多克隆抗体8-NitroG和单克隆抗体8-OHdG、iNOS,采用双色荧光免疫组织化学方法检测鼻咽癌组织中8-NitroG、8-OHdG和iNOS的免疫反应,秩和检验统计学方法分析鼻咽癌和慢性咽炎鼻咽组织之间8-NitroG、8-OHdG和iNOS免疫反应强度的差异.结果显示,19例鼻咽癌组织细胞中,8-NitroG、8-OHdG和iNOS均为强免疫反应,8-NitroG和8-OHdG阳性率100%,iNOS阳性率94.7 %,与13例慢性咽炎组织比较差异显著(P.<0.05).结果提示,鼻咽癌的发生和发展与氧化性DNA损伤有关,其原因与炎症等病理刺激下鼻咽组织高表达的iNOS催化细胞合成氧自由基NO引起的8-NitroG和8-OHdG DNA损伤密切相关.另外,8-NitroG和8-OHdG有望成为辅助鼻咽癌诊断的生物标志物.     

DNA羟甲基化修饰在消化系统肿瘤中的研究进展

DNA羟甲基化修饰是基因组表观遗传学的重要调控方式,指5-甲基胞嘧啶(5-m C)在TET蛋白家族的催化作用下氧化生成5-羟甲基胞嘧啶(5-hm C),完成DNA胞嘧啶的去甲基化过程。基因组甲基化异常导致了多种肿瘤的发生,羟甲基化修饰作为去甲基化的一种,同样与肿瘤发生密不可分。在消化系统肿瘤发生发展过程中存在5-hm C含量的变化,其原因可能与TET蛋白家族、IDH突变等密切相关,提示DNA羟甲基化修饰参与了消化系统肿瘤的发生发展过程。本文围绕DNA羟甲基化修饰与消化系统肿瘤之间的关系进行综述,旨在为消化系统肿瘤羟甲基化修饰研究提供新方向。     

鸟嘌呤碱基与羟基自由基反应的密度泛函理论

羟基自由基 (·OH)进攻嘌呤碱基是破坏核酸造成DNA断链损伤的重要原因之一 .采用密度泛函 (DFT)理论中B3LYP方法在 6— 31G基组水平上对鸟嘌呤 (G)受羟基自由基进攻形成的各种可能产物自由基进行几何全优化 .根据总能量、键长和自旋密度的计算结果 ,从理论上确认了C 5和C 8位加成机制 .得产物自由基G5OH·、G8OH· ,且G5OH·易与N 11位H脱水得一个更稳定的产物自由基 ,而G8OH·不易发生开环反应 ,得到与实验一致的结论 .这些稳定自由基的形成造成DNA断链损伤     

RNA甲基化修饰调控和规律

表观遗传学修饰包括DNA、RNA和蛋白质的化学修饰,基于非序列改变所致基因表达和功能水平变化。近年来,在DNA和蛋白质修饰基础上,可逆RNA甲基化修饰研究引领了第3次表观遗传学修饰研究的浪潮。RNA存在100余种化学修饰,甲基化是最主要的修饰形式。鉴定RNA甲基化修饰酶及研发其转录组水平高通量检测技术,是揭示RNA化学修饰调控基因表达和功能规律的基础。本文主要总结了近年来本课题组与合作团队及国内外同行在RNA甲基化表观转录组学研究中取得的主要前沿进展,包括发现了RNA去甲基酶、甲基转移酶和结合蛋白,揭示RNA甲基化修饰调控RNA加工代谢,及其调控正常生理和异常病理等重要生命进程。这些系列研究成果证明RNA甲基化修饰类似于DNA甲基化,具有可逆性,拓展了RNA甲基化表观转录组学研究新领域,完善了中心法则表观遗传学规律。     

肿瘤表观基因组学研究进展

多年来遗传学改变一直是肿瘤研究的焦点,近来人们越来越认识到异常表观遗传修饰在肿瘤形成中所起的重要作用。表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰等,其变异会导致基因转录异常。表观基因组学是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。文章主要介绍目前已知的肿瘤表观基因组学相关内容,阐述表观遗传修饰与肿瘤的紧密关系及异常表观遗传修饰作为生物标记在肿瘤诊断、预后及治疗方面的最新研究进展。     

低氧复合运动抑制低氧诱导的骨骼肌线粒体DNA氧化损伤

本文旨在观察低氧复合运动对低氧状态下大鼠骨骼肌线粒体DNA(mtDNA)氧化损伤及线粒体8-氧鸟嘌呤DNA糖基化酶(OGG1)表达的影响,并探讨其可能机制。雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠随机分为常氧对照组(NC)、常氧运动组(NT)、低氧对照组(HC)和低氧复合运动组(HT)。低氧干预为常压低氧帐篷,11.3%氧浓度持续暴露4周。运动干预为跑台训练(5o,15m/min),60 min/d,5 d/周,共4周。结果显示,HC组与NC组比较,线粒体复合体I、II、IV、ATP合成酶活性和膜电位显著降低(P0.05或P0.01),锰超氧化物歧化酶(MnSOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和OGG1活性显著降低(P0.05或P0.01),线粒体活性氧(ROS)生成速率和mtDNA中8-oxodG含量显著升高(P0.01),SIRT3蛋白表达、骨骼肌和线粒体烟碱胺腺嘌呤二核苷酸氧化还原型比值([NAD+]/[NADH])显著降低(P0.05或P0.01)。HT组和HC组比较,线粒体复合体I、II、IV、ATP合成酶活性和膜电位显著升高(P0.05或P0.01),MnSOD、GPx、OGG1活性和线粒体OGG1蛋白表达显著升高(P0.01),线粒体ROS生成速率和mtDNA中8-oxodG含量显著降低(P0.01),SIRT3蛋白表达、骨骼肌和线粒体[NAD+]/[NADH]显著升高(P0.05或P0.01)。以上结果提示,低氧复合运动可上调线粒体OGG1和抗氧化酶,抑制低氧诱导的mtDNA氧化损伤,运动训练对[NAD+]/[NADH]和SIRT3的上调可能参与了对骨骼肌线粒体低氧耐受能力的增强调控。