Nature阐释肿瘤基因修复机制新发现

<正>2015年12月2日,Nature在线发表了丹麦哥本哈根大学Hickson教授团队与浙江大学医学院附属二院-浙江大学呼吸疾病研究所沈华浩教授团队合作研究成果,首次发现肿瘤细胞有丝分裂期的DNA复制行为,这是肿瘤细胞维持基因组稳定性的关键,具有相当大的理论和应用意义。英国皇家学会院士Ian Hickson教授指出,有丝分裂期DNA复制的发现,对许多领域的研究,包     

肺炎链球菌CcrZ蛋白在细胞周期调控中的作用

为了维持基因组稳定性,细胞在增殖过程中不仅需要对细胞周期各事件(DNA复制、DNA分离和细胞分裂)进行单独调控,还要将这些事件彼此协调起来。在细菌中, DNA复制起始和细胞分裂分别由复制起始蛋白DnaA和细胞分裂体(divisome)蛋白FtsZ负责,然而这两个过程的协调机制少有报道。最近在肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)中发现一种细胞周期时空调节子CcrZ,其具有三个功能:(1)激活DnaA依赖的复制起始;(2)参与后期细胞分裂体的组装;(3)通过将Z环(Z-ring)适时定位在细胞中央以使DNA复制和细胞分裂相协调。基于CcrZ的结构和保守性,该文综述了以CcrZ为代表的多种蛋白调控DNA复制起始、Z环组装和定位的机制,并展望了多细胞周期事件协调子在相关领域的应用前景。     

人细胞端粒DNA复制与长度维持

端粒位于染色体末端,由短的串联重复DNA片段及其结合蛋白组成。端粒在维持基因组稳定性及染色体结构完整性方面发挥着重要作用。端粒DNA由富含G/C的序列构成,包括双链区及G含量高的3'悬垂单链区(G-overhang,G-tail)。端粒DNA能够形成G四联体(G-quadruplex)和T环(T-loop)等高级结构。许多与DNA损伤修复相关的蛋白质参与端粒DNA的复制与端粒结构的维持,并相对于基因组的其他区域,端粒的DNA复制较为特别,从广义上讲,端粒DNA的复制可以包括双链复制(telomere replication),端粒酶复制延伸(telomerase extension)和C链补齐(C-rich fill-in)。端粒双链复制引起的端粒长度缩短是导致人体细胞衰老的重要原因,而端粒酶复制延伸及C链补齐是干细胞及肿瘤细胞维持其端粒长度及持续分裂能力的主要途径。端粒复制及其结构功能研究是生物医学领域的一个重要热点,阐释端粒复制的机理将为疾病预防及治疗等提供新的思路。     

海洋生物抗癌药——Trabectedin

Trabectedin(ET 74 3)是由西班牙PharmaMar公司(Zelitia)从海鞘Ecteinascidiaturbinate (seasquirt)中提取的一种新化合物。ET 74 3通过与DNA结合而抑制肿瘤细胞,利用核苷修复机制在细胞变化时阻止DNA复制和转录,最后在S和G2阶段阻止细胞分裂,同时具有抑制多药耐药基因(MDR1)表达的活性。当单独使用Trabectedin或与其它抗癌药物联用时,对各种肿瘤均有抗癌活性。有12 0 0例患者接收了ET 74 3I期和II期试验。在治疗软组织肿瘤的II期试验中,给经标准治疗无效的患者单独使用ET 74 3后,5 0 %以上可获得一年存活期。在III期试验中,1…     

人乳头状瘤病毒复制机制的研究进展

人乳头状瘤病毒(human papillomavirus,HPV)DNA以游离和整合两种形式存在于感染细胞中。游离形式HPVs的复制依赖于上皮细胞的分化,病毒E1、E2蛋白和复制起始位点(origin,Ori)为复制必需元件,E1和E2蛋白与Ori结合起始病毒DNA的复制。随后,病毒DNA通过E2蛋白与Brd4(bromodomain-containing protein 4)等细胞蛋白的互作而与染色体结合,并随细胞分裂平均分配到子代细胞中。在肿瘤中,高危型HPVs的基因组通常以整合形式存在,并随细胞的增殖而复制。     

值得注意的细胞周期调节蛋白

细胞周期调节蛋白在细胞周期的G_1期和S期交界处开始合成,S期结束后消失。细胞内定位在核内,又称分裂细胞核抗原。细胞周期调节蛋白含量与细胞分裂状况直接有关。细胞周期调节蛋白为细胞DNA复制所必须,是DNA聚合酶δ的活化蛋白。因此细胞周期调节蛋白对于真核生物DNA复制的调控及细胞分裂具有重要意义,值得重视。     

酿酒酵母DNA复制的精确时空控制

DNA复制是最基本的生命活动之一。DNA复制本身的错误及其过程控制的异常是细胞内基因组不稳定的主要来源,会导致细胞生长异常、衰老、癌变乃至死亡。为了保证基因组DNA能够精确且完整的复制,DNA复制受到严格的调控。在G1期,DNA复制解旋酶的核心组分Mcm2-7复合体被招募到复制起点,获得复制许可资格。进入S期后,在两个周期性蛋白激酶及多个支架蛋白的作用下,复制解旋酶的激活因子Cdc45和GINS复合体被招募至Mcm2-7,形成解旋酶全酶Cdc45-Mcm2-7-GINS (CMG)复合体。随后,众多复制相关蛋白在精准的时空控制下被招募至CMG平台并组装成复制机器,起始DNA双向复制。当相向而行的两个复制叉相遇,复制机器会从DNA链上解离下来,从而完成DNA复制。关于DNA复制过程的研究在近十年来取得了跨越式的突破。本文以酿酒酵母为例,围绕所有真核生物中都高度保守的DNA复制控制开关——CMG解旋酶,对真核生物DNA复制的最新进展进行综述。     

抗菌肽P7抑制大肠杆菌的非膜作用机制北大核心CSCD

【目的】研究抗菌肽P7抑制大肠杆菌的非膜作用机制。【方法】P7与溴化乙锭竞争结合大肠杆菌基因组DNA的荧光光谱,分析P7与DNA的结合方式;流式细胞术分析P7与大肠杆菌基因组DNA结合对细菌细胞周期的影响;采用磁珠富集和PCR扩增相结合的方法分析P7特异结合的DNA序列;通过实时荧光定量PCR分析P7对大肠杆菌DNA复制和SOS损伤修复基因表达的影响;核酸染料的荧光分析研究P7对大肠杆菌DNA和RNA合成的影响。【结果】P7以嵌插的方式作用于大肠杆菌基因组DNA碱基对并形成肽-DNA复合物,使溴化乙锭-DNA复合体系的荧光强度减弱。P7可以显著增加大肠杆菌细胞周期中S期细胞数目,抑制大肠杆菌DNA复制。P7特异性结合rnh A使该基因表达水平显著下调2.24倍。同时,在肽的影响下参与大肠杆菌DNA复制相关的ssb、dna G、lig B和rnh A基因的表达水平显著下调(P<0.05),DNA损伤修复的rec A和rec N基因显著上调(P<0.05)。P7可降低大肠杆菌DNA和RNA的合成。【结论】P7特异性地结合rnh A序列引起大肠杆菌DNA的损伤并抑制大肠杆菌的DNA复制。在P7的影响下,参与大肠杆菌DNA复制相关的基因的表达水平下调,DNA损伤修复基因显著上调,同时抑制大肠杆菌DNA和RNA的合成。     

TET家族蛋白介导的DNA氧化的调控与其生物学功能

发生在DNA胞嘧啶上的甲基化(5mC)是哺乳动物细胞基因组上最主要的DNA修饰形式,其形成的碳碳键具有较高键能,不易被破坏。TET家族蛋白可以催化5mC逐渐氧化成羟甲基胞嘧啶(5hmC)、醛基胞嘧啶(5fC)和羧基胞嘧啶(5caC),再通过细胞分裂过程中DNA复制,或者利用碱基切除修复途径,最终实现DNA去甲基化。过去几年表观基因组学和结构生物学的研究都表明,在不同细胞、不同的基因组位点,5mC的氧化反应受到严格的调控,主要表现在两个方面:5mC氧化反应发生的基因组范围和5mC逐步氧化反应的进行程度。以国家自然科学基金委重大研究计划"细胞编程和重编程的表观遗传机制"为依托,朱冰实验室发现了胚胎干细胞的多能性转录因子SALL4A与TET家族蛋白共同调节远端调控区域5mC的氧化过程。首先,将介绍5mC的不同氧化产物在小鼠基因组上的分布和动态变化,进而讨论TET家族蛋白催化5mC氧化反应的调控机制,最后,探讨5mC氧化参与调节基因组转录的可能的生物学功能。     

真核细胞染色体DNA复制起始及复制叉稳定性维持的机制

在真核生物中,DNA复制在染色体上特定的多位点起始．当细胞处在晚M及G1期,多个复制起始蛋白依次结合到DNA复制源,组装形成复制前复合体．pre．RC在Gl-S的转折期得到激活,随后,多个直接参与DNA复制又形成的蛋白结合到DNA复制源,启动DNA的复制,形成两个双向的DNA复制又．在染色体上,移动的DNA复制又经常会碰到复制障碍（二级DNA结构、一些蛋白的结合位点、损伤的碱基等）而暂停下来,此时,需要细胞周期检验点的调控来稳定复制叉,否则,会导致复制又垮塌及基因组不稳定．本文就真核细胞染色体DNA复制起始的机制,以及复制又稳定性的维持机制进行简要综述．     

人线粒体DNA复制控制区与疾病和衰老的关系

线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)复制控制区(又称D-环区)是线粒体非编码区中较为重要的区域,参与并调节线粒体DNA的复制与转录。然而,与核基因组不同的是,线粒体DNA的复制与转录并不是相互独立的,而是存在着密切的联系。从目前的研究看来,复制控制区的某些变化很可能会引起mtDNA复制、转录的变化,从而导致线粒体功能的变化,最终引起线粒体疾病或衰老的发生。     

PML与基因组稳定性

基因组稳定性同肿瘤的发生、发展密切相关,维护基因组稳定性对于细胞行使正常的生理功能是至关重要的.早幼粒细胞白血病蛋白PML(promyelocytic leukemia)主要借助分子中RBCC结构,同近50种有重要功能的蛋白相互作用而形成PML-NBs(PML nuclear bodies).PML-NBs是与核基质结合的、动态的、亚核多蛋白复合物,它作为区室化核结构(compartmentalized nuclear architecture)——染色质间区室(interchromatin compartment)的功能单位,满足了真核基因高层次表达调控模式的时空要求.最新的研究证明：PML是基因组稳定性“守门人”——p53分子的搭档分子,同样在基因组稳定性调控中发挥着重要的功能作用.它协同p53参与了DNA损伤反应所诱发的细胞凋亡,还可组织多种DNA修复分子参与DNA损伤修复,在DNA损伤反应中具有重要作用;此外,PML还通过调控aurora A的活性参与中心体复制检查点调控,借助调控survivin的表达参与有丝分裂纺锤体组装检查点调控,在染色体复制和细胞分裂中均显示了重要的调控作用.而当PML表达缺失或不足时则与多种肿瘤的发生、发展相关联,因此PML分子在维护基因组稳定性中具有重要功能作用,本文仅就相关的最新研究进展予以概述     

真核细胞DNA复制叉稳定性维持机制的研究进展

DNA复制是细胞最基本的生命活动之一,是生物体生存和繁殖的基础。从原核生物到真核生物,DNA复制过程基本保守,分为复制起始和延伸两个阶段。复制叉是DNA复制的基本结构,它容易遭受多种内源或外源的DNA复制压力影响而停顿,导致基因组不稳定,引起细胞凋亡、癌变或细胞死亡等严重后果。为了维持复制叉的稳定,细胞进化出了一系列机制,其中最重要机制之一便是S期细胞周期检验点。就影响DNA复制叉稳定的内外因素、S期细胞周期检验点与复制叉稳定性的关系以及复制叉稳定性与相关疾病的发生、治疗等问题进行简要综述。     

中国科学院上海细胞生物学研究所1987年招考硕士研究生试卷(续)

3.在反馈抑制中,代谢的最终产物通常抑制合成代谢途径中(1)第一酶的基因(2)最后一个酶的基囚或(3)中间的酶的基因表达。 4.如果已知一个DNA分子的(A十T)/(G十C)的比例为1,你能否说出这是一个(1).双链,或(幼单链DNA分子,或(3)需要更多的信息。 5.在细菌中已发现了三种DNA聚合酶、三者都参与DNA的复制,进一步的研究成果表明(1) DNA聚合酶I,或(2) DNA聚合酶兀,或(3) DNA聚合酶皿。实际上是一个DNA的修复酶。 6.线粒体中的功能蛋白是完全由(1)线粒体的基因组编码的,(2)核内基因组编码的(3)还是由两者共同编码的。.真核细胞RNA聚合…     

霍乱弧菌噬菌体VP2基因组序列的测定与分析

测定并分析了霍乱弧菌噬菌体VP2基因组序列,为VP2生物学特性和功能研究提供分子遗传学基础。为此构建了VP2DNA随机文库,鸟枪法(shot-gun)测定其全基因组序列。测序结果用软件Phrad-Prap拼接成最小重叠群(contig),引物步移法测定contigs问的缝隙(gap)序列,拼接后获得VP2全基因组序列。利用生物信息学技术分析’VP2基因组,最后对VP2和相关噬菌体做DNA聚合酶(DNA pol)基因的进化树分析。结果：VP2属短尾噬菌体科,基因组全长39853bp,为环状双链DNA,G C含量为50．56％,较高于霍乱弧菌测序菌株N16961基因组G C含量;VP2的基因组有碱基使用偏性;预测和注释了45个开放读码框(ORF),分析了DNA复制基因、衣壳蛋白和DNA包装基因、侵染相关基因。DNA pol进化树比较结果,VP2与链球菌噬菌体Cp-1和芽孢杆菌噬菌体GA-1分为一群。根据对VP2基因组序列的测定和分析预测了VP2的ORF,并分析了其中的功能基因,推测VP2在进化关系上属于噬菌体phi29样噬菌体。     

裂殖酵母复制起始位点的序列特征分析和预测

DNA的精确复制是保证基因组完整性的关键。裂殖酵母是研究真核生物DNA复制等基因表达调控过程的重要模式生物。作者统计分析了裂殖酵母复制起始区的碱基组分、k-mer(k=2~4)频数、GC/AT位点偏差和GC/AT位点组分。结果发现:复制起始区的AT含量显著高于非复制起始区,且富含WW(W为A或T)二联体,而非复制起始区富含SS(S为G或C)二联体;复制起始区和非复制起始区的GC/AT位点偏差、GC/AT位点组分也存在显著差异。另外,作者仅基于DNA序列或结构特征,使用支持向量机区分了裂殖酵母复制起始区和非复制起始区,预测总精度约70%。表明DNA序列对裂殖酵母的复制起始有重要影响。该研究对进一步阐明真核生物的复制机制有重要的理论意义。     

DNA聚合酶在维持基因组稳定性中的多重功能及其相关疾病

遗传物质的稳定传递是生命繁衍的根本。基因组DNA的精确复制和分配是遗传物质传递的基础,也是细胞周期两大最核心的生物学事件。DNA聚合酶作为催化合成DNA双链的酶,是复制过程中最重要的因子之一。尽管对这类酶的研究已有将近60年的历史,但依然是生命科学基础研究的前沿之一。真核生物中已知的DNA聚合酶有十几种,它们不仅参与正常基因组DNA合成过程,也参与DNA损伤情况下多种修复过程。如此众多的具有不同特性的DNA聚合酶在细胞内是如何分工与合作的,在正常细胞传代与环境胁迫等情况下维护基因组稳定性中的关键作用及其分子机制又是什么。更有意思的是,最近的肿瘤细胞比较基因组数据表明,多种DNA聚合酶基因突变与某些肿瘤和遗传疾病相关,从而为这些疾病致病机理研究与诊治提供了新的思路和方法。对上述DNA聚合酶相关核心问题的最新研究进展进行了综述。     

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。     

家蚕细小病毒样病毒的研究进展

家蚕细小病毒样病毒(Bombyx mori parvo-like virus,BmPLV)是一种二分病毒,该病毒在家蚕中肠柱状细胞核内复制和包装,感染的细胞核呈现过分膨胀、细胞核孚尔根浓染等细胞病理学特征。病毒粒子直径20~24 nm,无囊膜呈球型。基因组为单链线性双分子DNA(VD1、VD2),分别独立包装在各自的衣壳中。病毒编码四个非结构蛋白NS1、NS2、NS3和pol(DNA聚合酶),一个主要结构蛋白VP及次要结构蛋白P133。其基因组末端反向重复序列可形成与BmPLV复制有关的"锅柄形"结构,以及含自身编码的DNA聚合酶的序列,推测该病毒与腺病毒复制方式相类似,依靠共价蛋白为起始物完成复制。     

端粒酶调控机制的研究进展

端粒酶在细胞中的主要生物学功能是通过其逆转录酶活性复制和延长端粒DNA来稳定染色体端粒DNA的长度。近年有关端粒酶与肿瘤关系的研究进展表明,在肿瘤细胞中端粒酶还参与了对肿瘤细胞的凋亡和基因组稳定的调控过程。与端粒酶的多重生物学活性相对应,肿瘤细胞中也存在复杂的端粒酶调控网络。通过蛋白质-蛋白质相互作用在翻译后水平对端粒酶活性及功能进行调控,则是目前研究端粒酶调控机制的热点之一。