DNA光修复酶修复紫外损伤的DNA

DNA光修复酶在蓝光驱动下,利用黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）分子的黄素酶作为催化辅助因子,来修复紫外线诱导的环丁烷嘧啶二聚体（CPD）和嘧啶（6-4）嘧啶酮的DNA损伤产物。通过无根发育树,综述了DNA光修复酶/隐花色素家族的分类;详细地阐述两种DNA光修复酶的结构、光损伤后产生的嘧啶二聚体的结构及光修复过程;最后回顾了DNA光修复酶的研究现状并展望该领域的发展前景。     

核苷酸切除修复对UVB光损伤的识别机制

中波紫外线（UVB）会对皮肤造成各种损伤,这些都根源于UVB对皮肤细胞DNA的光损伤。光损伤产物主要有环丁烷嘧啶二聚体（CPD）和64光产物（6-4PP）两类,还包括少量的氧化损伤。CPD和6-4PP的修复是由核苷酸切除修复（NER）执行的。NER可分为全基因组核苷酸切除修复（GGR）和转录耦联核苷酸切除修复（TCR）两个亚途径。识别因子XPC通过一种不直接识别损伤本身的机制在GGR识别过程中发挥作用;在TCR识别过程中强调了关键因子CSB单体及二聚体两种形式的转换。在染色质水平上,DDB介导的泛素化作用是NER识别过程中重要的调控要素。另外,完成使命的识别因子的最终走向也是NER途径中的一个重要环节。通过分析上述生化过程,较清楚地总结了GGR及TCR对UVB导致的光损伤的识别机制。     

温度对UV-B诱导的烟草叶圆片DNA损伤的影响

环丁烷嘧啶二聚体(CPD)和6-4光产物(6-4PP)是两种主要的UV-B诱导的DNA光损伤产物。利用单克隆抗体酶联免疫吸附分析法(ELISA),研究了温度对UV-B诱导的烟草叶圆片DNA损伤的影响。室温(24℃)条件下,UV-B处理引起了烟草叶圆片DNA中CPD和6-4PP的积累。0℃条件下,UV-B处理的烟草叶圆片DNA中CPD和6-4PP的积累比室温下分别降低了9.8%和12%。UV-B诱导的DNA损伤曾被认为是纯粹的光化学过程而与不受温度影响,而本实验结果表明,UV-B诱导的烟草叶圆片DNA形成CPD和6-4PP的过程具有温度依赖性。这一特性有利于植物对全球变化的适应,因而具有重要的生态学意义。     

环丁烷嘧啶二聚体累积与水稻UV—B敏感性的关系

利用单克隆抗体ELISA ,研究了UV_B对水稻DNA中环丁烷嘧啶二聚体 (CPD)的诱导形成及其光、暗修复 ,并对CPD累积与水稻UV_B敏感性的关系进行了分析。结果表明 ,我国南方的 5个水稻 (OryzasativaL .)品种经13.6kJ·m-2 ·d-1UV_B处理 15d后 ,在株高、生物量、光合作用等方面表现出明显的品种间差异。不同品种水稻的DNA中CPD累积比对照明显增加 ,且敏感品种CPD的累积比抗性品种显著提高。统计分析证实 ,CPD的累积与生物量的抑制呈显著正相关 (r2 =0 .6 2 2 )。UV_B诱导的水稻DNA中CPD的清除以光修复为主 ,不同品种CPD暗修复能力相似 ,而光修复能力存在明显差异。根据以上结果推测 ,不同水稻品种UV_B敏感性与CPD光修复能力的差异有关。     

NaCI胁迫对UV-B辐射诱导的绿豆环丁烷嘧啶二聚体和紫外吸收物质含量变化的影响

将2个对UV-B敏感性不同的绿豆品种‘秦豆-20’和‘中绿-1’幼苗放在培养室内,进行0.4W/m~2 UV-B辐射和0.4%NaCl胁迫的单独或复合处理,研究了NaCl胁迫对UV-B辐射诱导的DNA伤害和修复的影响。结果显示:在NaCl胁迫下,(1)在光下抗UV-B的品种‘中绿-1’的环丁烷嘧啶二聚体(CPD)累积量降低,而敏感品种‘秦豆-20’的CPD累积量未发生变化;(2)两品种CPD形成量均比无NaCl胁迫时低;(3)抗UV-B品种DNA的光、暗修复能力均比无NaCl胁迫时高:(4)而敏感品种DNA的光修复能力比无NaCl胁迫时低、暗修复能力未发生变化。另外,CPD形成量与紫外吸收物含量间具有明显的负相关性。说明NaCl胁迫不仅影响2个绿豆品种幼苗的CPD形成量,而且影响DNA的光、暗修复能力,进而导致了CPD累积量发生变化,由此影响了幼苗的UV-B敏感性。结果也暗示CPD形成量的变化是由于紫外吸收物质含量的不同所导致的。     

天然产物产生菌自抗性中DNA损伤修复的研究进展

临床上使用的抗生素大多是由微生物次级代谢产生的天然产物及其衍生物,这类化合物可以抑制微生物的生长,具有显著的细胞毒性。产生菌在合成这些抗生素的同时,也需要通过多种自抗性机制来应对其对自身的毒害作用。本文总结了近年来DNA损伤修复途径参与的天然产物产生菌自抗性机制的研究进展,重点介绍了DNA损伤类抗生素产生菌中的碱基切除修复途径和类核苷酸切除修复途径等,并对目前DNA损伤修复抗性机制中存在的问题进行了讨论,同时对其潜在的应用进行了展望。     

重离子辐照酿酒酵母DNA损伤修复途径研究进展

重离子辐照通过直接和间接作用导致生物体DNA产生损伤,包括DNA的链断裂、碱基的插入或丢失以及氧化损伤等.DNA损伤直接影响复制、转录和蛋白质合成,同时还是突变的重要原因,因此,DNA损伤修复系统尤为重要.在酿酒酵母中,这些损伤主要是通过同源重组修复(homologous recombination repair,HRR)、碱基错配修复(mismatch repair,MMR)和碱基切除修复(base excision repair,BER)等途径来修复的.作为真核生物研究的模式生物,对于酿酒酵母DNA损伤修复的HRR、MMR和BER途径研究颇多,也不断有一些新的成果出现,特别是对于相关途径的完善和相关蛋白的深化更是研究热点,在此对近年来有关重离子辐照酿酒酵母DNA损伤修复途径方面的研究做一综述.     

UV-B辐射和NaCl胁迫对绿豆幼苗叶片DNA损伤的复合效应

研究了0·4W/m2UV-B辐射和0·4%NaCl胁迫对两绿豆品种中绿_1和秦豆-20(PhaseolusraditusL.cv.Zhongl櫣-1andQindou-20)幼苗叶片DNA损伤的复合效应。结果表明:(1)中绿-1抗UV-B辐射和NaCl胁迫的能力均强于秦豆-20;NaCl胁迫能降低中绿-1UV-B敏感性,但对秦豆-20UV-B敏感性无明显影响。(2)两逆境因子单独胁迫或复合胁迫下DNA增色效应均明显降低,但中绿-1降低程度小于秦豆-20,复合胁迫下降低程度小于单独NaCl胁迫下。(3)UV-B辐射诱导的中绿-1DNA链内环丁烷嘧啶二聚体(CPD)累积量明显低于秦豆-20;NaCl胁迫能降低UV-B诱导的中绿-1CPD累积,而对UV-B诱导的秦豆-20CPD累积无影响。(4)各种胁迫处理均导致两品种幼苗DNA含量降低,但两品种间相比中绿-1降低程度较大。结果说明UV-B辐射不仅能诱导DNA链内交联形成CPD,而且能诱导DNA链间交联和DNA含量降低,且不同绿豆品种或同一品种在有无NaCl胁迫时UV-B敏感性的差异主要与CPD累积量和DNA链间交联程度有关。     

DNA损伤修复机制——解读2015年诺贝尔化学奖

Tomas Lindahl, Paul Modrich和Aziz Sancar三位科学家因发现“DNA损伤修复机制”获得了2015年诺贝尔化学奖．Lindahl首次发现Escherichia Coli中参与碱基切除修复的第一个蛋白质--尿嘧啶 DNA糖基化酶（UNG）; Modrich重建了错配修复的体外系统,从大肠杆菌到哺乳动物深入探究了错配修复的机制; Sancar利用纯化的UvrA、UvrB、UvrC重建了核苷酸切除修复的关键步骤,阐述了核苷酸切除修复的分子机制．DNA损伤是由生物所处体外环境和体内因素共同导致的,面对不同种类的损伤,机体启动多种不同的修复机制修复损伤,保护基因组稳定性．这些修复机制包括：光修复(light repairing);核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER）;碱基切除修复（base excision repair, BER）;错配修复（mismatch repair, MMR）;以及DNA双链断裂修复（DNA double strand breaks repair, DSBR）．其中DNA双链断裂修复又分同源重组（homologous recombination, HR）和非同源末端连接（non homologous end joining, NHEJ）两种方式．本文将对上述几种修复的机制进行总结与讨论．     

RNA聚合酶监视的DNA修复机制

生物体在正常生命过程中面临内/外因来源的DNA损伤,DNA损伤不仅影响基因正确复制,也阻碍其正常转录.为避免DNA损伤带来的灾难性后果,生物体进化出一整套修复机制,以保证复制和转录的正确性、基因组的完整性和遗传的稳定性.本文重点综述了RNA聚合酶监视(RNA polymerase-surveilled,RNAP-S)的DNA修复机制.首先从RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP)的结构出发介绍了RNAP对DNA损伤的感知机制;其次讨论了滞留RNAP的回溯、与其模板DNA的解离以及后续修复机制的启动,真核细胞科凯恩综合征B蛋白(Cockayne syndrome protein B,CSB)及其泛素化和8-氧代鸟嘌呤DNA糖基化酶1 (8-oxoguanine DNA glycosylase1,OGG1)介导的RNAP-S修复;最后探讨了RNAP-S损伤修复的生物学意义并展望其前景.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism