PCNA泛素化修饰对DNA损伤应答途径的调控

机体细胞在多种化学物质和内外环境不断攻击下会诱发DNA损伤。为了维持基因组的稳定性,细胞内拥有一系列完善而精确的细胞应答机制来保护基因组DNA的完整性。细胞首先通过DNA损伤检测点,然后通过一系列细胞信号转导通路,启动细胞周期阻滞,进而介导细胞修复或凋亡。大量研究表明泛素化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,参与调控了多种细胞生理过程。近期研究表明,DNA损伤导致复制应激可诱发PCNA的翻译后泛素化修饰,泛素化修饰的PCNA可能参与了多种DNA损伤应激过程,影响细胞选择不同的DNA损伤应答途径,导致细胞截然不同的转归。因此,更好地了解PCNA泛素化的作用及其影响DNA损伤应答通路可为我们更深入地了解人类细胞如何调控异常的DNA代谢过程和癌症的发生和发展机制提供依据。     

PCNA泛素化修饰对DNA损伤应答途径的调控

机体细胞在多种化学物质和内外环境不断攻击下会诱发DNA损伤。为了维持基因组的稳定性,细胞内拥有一系列完善而精确的细胞应答机制来保护基因组DNA的完整性。细胞首先通过DNA损伤检测点,然后通过一系列细胞信号转导通路,启动细胞周期阻滞,进而介导细胞修复或凋亡。大量研究表明泛素化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,参与调控了多种细胞生理过程。近期研究表明,DNA损伤导致复制应激可诱发PCNA的翻译后泛素化修饰,泛素化修饰的PCNA可能参与了多种DNA损伤应激过程,影响细胞选择不同的DNA损伤应答途径,导致细胞截然不同的转归。因此,更好地了解PCNA泛素化的作用及其影响DNA损伤应答通路可为我们更深入地了解人类细胞如何调控异常的DNA代谢过程和癌症的发生和发展机制提供依据。     

DNA损伤监测及修复相关酶与细胞衰老

衰老是细胞的重要生命现象之一,衰老假说之一认为细胞中残留DNA损伤的积累可加速细胞的衰老.因此,细胞内DNA损伤监测及修复系统的正常运行与细胞衰老调控密切相关,DNA损伤监测及修复相关酶如PARP、DNA-PK、ATM、p53等在细胞衰老中的调控作用日益受到广泛关注.研究这些蛋白质分子间的相互作用及其在细胞衰老过程中的调控功能,有利于揭示DNA损伤应激、损伤修复调控与细胞衰老之间的内在联系,为抗衰老研究及从衰老角度治疗肿瘤提供新的思路.     

DNA双链断裂损伤反应及它的医学意义

DNA损伤应激反应是维持基因组稳定性的基石.细胞在长期进化中形成了由损伤监视、周期调控、损伤修复、凋亡诱导等在内的自稳平衡机制.一方面,借助感应、识别并启动精细而复杂的修复机制修复损伤;另一方面,通过DNA损伤应激活化的细胞周期检查点机制,延迟或阻断细胞周期进程,为损伤修复提供时间,使细胞能安全进入新一轮细胞周期;损伤无法修复时则诱导细胞凋亡.DNA双链断裂(double strand breaks,DSBs)是真核基因组后果最严重的损伤类型之一,其修复不利,同肿瘤等人类疾病的发生发展密切相关.新进展揭示:DSBs损伤反应信号分子ATM-Chk2-p53、H2AX等的组成性活化,是肿瘤形成早期所激活的细胞内可诱导的抗癌屏障,其信号网络的精确、精细调控在基因组稳定性维持中发挥重要作用.此外,HIV病毒整合进入宿主细胞基因组的过程也依赖于宿主细胞中ATM介导的DSBs损伤反应信号转导;ATM特异性的小分子抑制剂在抗HIV感染中显示重要的功能意义.文中重点讨论调控DSBs损伤应激反应信号网络的主要研究进展,及其在肿瘤发生、发展及抗HIV感染中的新医学意义.     

白念珠菌DNA损伤与修复

内外环境中各种因素如电离辐射、紫外辐射、氧化剂、烷化剂等都可以造成白念珠菌DNA的损伤。如果DNA的损伤得不到有效的修复,便会造成突变。白念珠菌的突变率很高,但并不是所有DNA受损伤的细胞都会表现出突变型性状,这跟其自身的修复系统有很大关系,主要包括切除修复、错配修复及双链断裂修复等途径,使得绝大多数损伤能够及时修复,从而维持DNA的完整性与稳定性。白念珠菌DNA的损伤修复可能影响其适应性、药物敏感性等表型,从而给临床感染患者的治疗增加难度。本文主要从白念珠菌DNA损伤的产生,损伤信号的传导识别及损伤修复三方面综述目前的研究进展。     

精子DNA损伤检测技术的研究进展

精子DNA完整性与男性生育力之间的关系是近些年来生殖医学研究领域的热点之一,精子DNA损伤已成为反映男性生育力的一个新指标。精子DNA的损伤原因有很多,有时可能是多种因素共同作用的结果。生殖系统疾病、环境污染、吸烟、微量元素及各种理化因素等原因都可能导致精子DNA完整性受损。常见的精子DNA完整性检测技术有原位末端标记法、精子染色体扩散实验、精子染色质结构分析试验、单细胞凝胶电泳、荧光原位杂交技术和8-羟基脱氧鸟苷测定法等。随着检验技术的不断发展,关于精子DNA损伤的检测技术也在不断更新改进。本文主要就近十年来精子DNA损伤机制、检测技术的相关研究进展作一综述,提示现有的精子DNA完整性检测技术尚不能满足临床和科研需要,急需找到一种理想的检测方法为男性不育的诊断和治疗提供重要依据。     

ZSCAN4在早期胚胎及多能干细胞中的作用及调节机制

含有锌指和SCAN结构域的蛋白质4 (zinc finger and SCAN domain containing 4, ZSCAN4)在2细胞期胚胎以及胚胎干细胞中作为DNA结合蛋白质特异性表达。ZSCAN4能够调控早期胚胎发育过程，在合子基因组激活(zygotic genome activation, ZGA)期间通过促进DNA损伤修复和纠正染色体异常，以维持植入前胚胎的基因组和染色体完整性。在小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)向2细胞样细胞转换期间，ZSCAN4与ATP依赖性染色质重塑因子相互作用，调节鼠内源性逆转录病毒L(murine endogenous retrovirus L, MERVL)增强子的活性，激活周边的2细胞期基因的表达，促进胚胎干细胞向2细胞样细胞的转变。ZSCAN4还能通过降低DNA甲基化水平同时介导异染色质沉默，并促使端粒重组和端粒延伸，保持基因组稳定性，进一步维持多能干细胞的无限自我更新能力和多能性，促进mESCs向胚胎2细胞样细胞转变。此外，ZSCAN4还能在重编程中重新激活早期胚胎基因，显著提高诱导...     

DNA损伤与眼病相关性的研究进展

DNA损伤是复制过程中发生的DNA核苷酸序列永久性改变,并导致遗传特征改变的现象。对DNA损伤与修复的研究是现代分子生物学研究的热点之一。目前,DNA损伤对眼组织细胞凋亡、基因改变、细胞活性的影响已成为眼科疾病研究的热点。在年龄相关性白内障、老年性黄斑病变等眼科疾病的病因研究中证实氧化应激是其主要致病因素,当机体遭受有害刺激导致氧化应激时,机体、组织、细胞受到一系列损伤,而DNA的损伤对氧化应激最为敏感。本文就DNA损伤及其与晶状体上皮细胞及视网膜色素上皮细胞相关性的研究进展作一综述,为眼科疾病的研究以及防治提供新的方法及思路。     

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.     

真核生物滑动夹装载复合体在DNA损伤应答及修复中的功能研究进展

DNA损伤应答(DNA damage response, DDR)对生物体维持基因组的准确性和完整性至关重要。真核生物中复制因子C(replication factor C, RFC)及其类似物(RFC-like clamp loaders,RLCs)为滑动夹装载复合体,在DNA损伤修复过程中发挥重要作用。该文对四种滑动夹装载复合体的结构特征、生物学功能及在DNA损伤修复中的机制等研究进展进行综述,为进一步探究DNA损伤应答及修复机制提供综合信息和参考资料。     

DNA损伤检验点与损伤修复及基因组稳定性

生物有机体基因组DNA经常会受到内源或外源因素的影响而导致结构发生变化,产生损伤;在长期进化过程中,有机体也相应形成了一系列应对与修复损伤DNA,并维持染色体基因组正常结构功能的机制。其中DNA损伤检验点（DNA damage checkpoint）就是在感应DNA损伤的基础上,对损伤感应信号进行转导,或引起细胞周期的暂停,从而使细胞有足够的时间对损伤DNA进行修复,或最终导致细胞发生凋亡。DNA损伤检验点信号转导途径是一个高度保守的信号感应过程,整个途径大致可以分为损伤感应、信号传递及信号效应3个组成部分。其中3-磷脂酰肌醇激酶家族类成员ATM（ataxia-telangiectasia mutated）和ATR（ataxia-telangiectasia and Rad3-related）活性的增加构成整个途径活化的第一步。它们通过激活下游的效应激酶,Chk2／Chk1,通过协同作用许多其他调控细胞周期、DNA复制、DNA损伤修复及细胞凋亡等过程的蛋白质因子来实现细胞对DNA损伤的高度协调反应。近十几年,随着此领域研究的不断深入,人们逐步揭示了DNA损伤检验点途径发生过程中,各种核心组分通过与不同调节因子、效应因子及DNA损伤修复蛋白间的复杂相互作用,以实现监测感应异常DNA结构并实施相应反应的机制;其中,检验点衔接因子（mediators）及染色质结构,尤其是核小体组蛋白的共价修饰在调控ATM／ATR活性,促进ATM／ATR与底物间的相互作用以及介导DNA损伤位点周围染色质区域上多蛋白复合物在时间与空间上的动态形成发挥着重要的作用。同时,人们也开始发现DNA损伤检验点途径与DNA损伤修复、基因组稳定性以及肿瘤发生等过程之间某些内在的联系。该反应途径在通过协调细胞针对DNA损伤做出各种反应的基础上,直接或间接地参与或调控DNA损伤修复过程,并与DNA损伤修复途径协同作用最终保证染色体基凶组结构的完整性,而检验点途径的改变,则会引起基因组不稳定的发生,包括从突变频率的提高到大范围的染色体重排,以及染色体数量的畸变。如：突变发生在肿瘤形成早期,会大大增加肿瘤发生的几率。文章将对DNA损伤检验点途径机制及其对DNA损伤修复、基因组稳定性影响的最新进展进行综述。     

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。     

亚油酸体系脂质过氧化引起的DNA损伤研究

用含两个双键的不饱和脂肪酸-亚油酸作为模型化合物,分析其过氧化程度,同时检测了由于脂质过氧化而引起的DNA损伤,结果表明:在脂质过氧化过程中,DNA与亚油酸过氧化产物反应生成一种荧光物质、其最大激发波长315nm最大发射波长410nm并随着氧化时间增加而增加,与此同时,双链DNA百分含量明显下降,DNA-溴乙锭复合物荧光显著降低,反映了DNA二级结构受到破坏.上述结果揭示了脂质过氧化产物在自由基引起DNA的损伤中可能起重要作用     

热休克因子1活性的调控机制

热休克因子1(HSF1)是调控热休克蛋白(HSPs)表达的核心转录因子,可被热应激、氧化应激、缺氧/血、pH下降等刺激因素激活,与靶基因的热休克元件特异性结合,增强HSPs表达,发挥内源性保护作用.HSF1活性的调控发生在HSF1三聚化、转位入核、结合DNA和调节转录等多个环节,受到分子伴侣蛋白、磷酸化作用、氧化-还原等机制共同调控,其复杂而精确的调控对于应激应答、生长发育等过程有重要意义.     

c-Abl与应激损伤调控

非受体酪氨酸激酶c-Abl广泛表达于人和哺乳动物等的细胞中并受到严格调控,通过蛋白之间相互作用、与DNA相互作用及其酪氨酸激酶活性在一系列的重要生命活动中发挥调节作用。在应激损伤反应如DNA损伤反应中．c-Abl的Ser^465被ATM和DNA-PK磷酸化而激活,通过与Rad51、p53和p73等分子的相互作用参与DNA重组修复、细胞周期和细胞凋亡等的调控,不同信号途径之间的平衡决定细胞的生存和死亡。     

Uhrf1对肠上皮发育的影响

作为一种常见的表观遗传修饰类型,DNA甲基化对哺乳动物发育起着重要作用。Uhrf1作为重要的表观遗传调控因子,在DNA合成过程中可结合半甲基化的DNA同时招募DNA甲基转移酶1参与DNA甲基化的维持,保证遗传信息在细胞分裂前后的稳定传递。目前关于Uhrf1介导的DNA甲基化是否影响肠上皮发育过程尚不清楚。为探索Uhrf1在肠上皮发育中的作用,本研究成功构建了肠上皮特异性敲除Uhrf1的小鼠模型,利用HE染色对肠上皮组织形态学观察发现,与正常小鼠相比,敲除Uhrf1的小鼠肠上皮发育异常,主要表现为绒毛变短,数量减少,隐窝萎缩;通过表型分析发现,在小鼠肠上皮中特异性敲除Uhrf1后,细胞增殖明显受到抑制、凋亡细胞增加、细胞分化异常,同时肠干细胞相关基因表达降低。进一步对可能的分子机制进行初步探索发现Uhrf1缺失后DNA甲基化水平大幅下降,诱发DNA损伤。本研究结果表明Uhrf1介导的DNA甲基化对肠上皮的正常发育成熟具有重要作用,有望丰富Uhrf1介导的DNA甲基化在体内的生物学功能,并为进一步明确Uhrf1介导的表观遗传调控机制提供实验依据。     

牛体细胞中Gadd45a的表达与DNA甲基化修饰

目的 检测成年牛心脏、肾脏、肝脏及睾丸组织中Gadd45a基因表达情况及DNA甲基化状态,并说明二者之间的关系.结果 牛Gadd45a基因在心脏中没有表达,而在其他3种组织中有表达且略有差异.选定该基因调控区中的7个CpG位点,利用甲基化特异性PCR检测CpG位点的DNA甲基化状态,结果心脏中的甲基化程度明显高于其他3种组织.结论 DNA甲基化对牛Gadd45a基因的组织特异性表达有一定影响.     

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。     

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.     

紫外线诱导的DNA损伤与皮肤癌的发生(1)

日光中紫外线(ultraviolet radiation,UV)诱导的DNA损伤是导致皮肤癌发生的一个重要因素。在皮肤癌细胞中发现,调控细胞增殖、分化和凋亡的特异性基因出现与紫外线损伤相关的变异。根据日光中紫外线波长的不同,可将其分为3种：UVA,UVB和UVC。UVB是导致DNA损伤的主要类型。目前已证实一些原癌基因和抑癌基因由于紫外线引起的DNA损伤而发生变异。UV诱导产生皮肤癌是一个复杂的过程,涉及到许多细胞和分子水平上的变化,同时还与DNA的修复作用相关。