细胞DNA损伤检控系统在维持端粒稳定中的功能

真核生物的DNA损伤检控系统是维持细胞基因组稳定的一个重要机制,该系统能检测细胞在生命活动过程中出现的DNA损伤并引发细胞周期阻滞,对DNA损伤进行修复,以维持细胞遗传的稳定性。端粒是位于真核细胞染色体末端由重复DNA序列和蛋白质组成的复合物,具有保护染色体、介导染色体复制、引导减数分裂时的同源染色体配对和调节细胞衰老等作用。虽然端粒与DNA双链断裂都具有作为线性染色体末端的共同特点,但正常端粒并不像DNA双链断裂那样激活DNA损伤检控系统。另一方面,端粒又与DNA损伤相似,因为多种DNA损伤检控蛋白在端粒长度稳定中起重要作用。因此DNA损伤检控系统既参与了维持正常端粒的完整性,又可对端粒损伤作出应答。现就DNA损伤检控系统在维持端粒稳定中的作用及其对功能缺陷端粒的应答作一简要综述。     

染色体易位的分子机制

染色体易位是一种严重的基因组缺陷,其主要产生原因是DNA的双链断裂发生了错误修复。临床上染色体易位在肿瘤的发生发展过程中扮演了十分关键的角色。虽然对这方面的研究在最近四十年一直被报道,但是染色体易位在细胞内形成的内在机制还有待进一步深入研究和探讨。近年来的研究已经阐明了描述了染色体易位形成的步骤,同时也发现在易位形成的过程中,各种因素包括DNA双链断裂修复系统、染色体结构和空间位置、组蛋白修饰等在引起染色体易位频率增加和断裂末端的配对接触的过程中都发挥了重要作用。本研究就近年来对于染色体易位分子机制的研究进行概述,初步总结讨论染色体易位形成的原因、过程以及各部分对易位的形成的作用影响。     

NBS1在DNA断裂损伤反应和维持端粒稳定中的作用

NBS1作为MRE11/RAD50/NBS1复合物的组分之一,是细胞应答DNA损伤的一个关键蛋白质,在DNA双链断裂修复和维持基因组稳定中发挥重要的作用。端粒是染色体末端由DNA重复序列和蛋白质构成的复合体,其独特结构与DNA双链断裂非常相似。最近几年的研究发现NBS1与端粒也有着十分密切的联系。综述了NBS1在DNA损伤反应中的作用,并探讨NBS1参与维持端粒稳定中的分子机制。     

RNF8/RNF168信号通路在DNA损伤修复中的作用

细胞内DNA会受部分外界因素(如紫外辐射,电离辐射和化学毒素)和内部因素(如复制错误)的影响而发生损伤,包括DNA双链断裂、DNA错配和DNA交链等。DNA损伤发生后,损伤部位会被一些蛋白识别,进而招募一系列蛋白至损伤部位,形成一个修复系统。DNA双链断裂是最严重的一种DNA损伤,错误修复往往导致疾病的发生。DNA双链断裂(double strand break, DSB)后,细胞启动RNF8/RNF168信号通路进行修复。RNF8和RNF168是这条通路的枢纽蛋白;53BP和BRCA1是关键的效应蛋白,决定着DSB修复的方式;组蛋白泛素化、磷酸化和甲基化等翻译后修饰是这条通路顺利进行的基本条件;染色质重塑、泛素化酶/去泛素化酶平衡和蛋白稳定性是这条通路的主要调节方式。本综述对RNF8/RNF168信号通路进行了梳理总结,希望其能对相关研究者起到参考作用。     

H2AX活化与DNA双链断裂及辐射剂量的关系

H2AX是组蛋白H2A的一种亚型。过去对组蛋白的关注仅局限在维持染色质结构的认识方面,近来发现构成染色质核小体的组蛋白同时具有许多其他重要生物学功能,在DNA双链断裂修复中的作用就是最重要的发现之一。H2AX蛋白发挥其功能需要活化,活化后的H2AX称为γH2AX。检测γH2AX可以确定DNA双链断裂的存在,γH2AX的检测量与辐射剂量也存在良好的量效关系。     

ATP依赖型染色质重塑复合物在DNA双链断裂修复中的作用

DNA双链断裂修复缺陷易导致细胞基因组稳定性失衡、细胞发生癌变或死亡。真核生物主要通过同源重组和非同源末端连接两条途径来修复双链断裂。近年来发现多种ATP依赖型的染色质重塑蛋白复合物,包括RSC、INO80、Fun30、SWI/SNF和SWR1,直接参与了DNA双链断裂修复过程。它们主要通过调控DNA损伤检查点激活、断裂末端剪切及组蛋白H2AZ-H2B/H2A-H2B置换等重要步骤发挥功能。现以酿酒酵母中的研究为重点,综述主要ATP依赖型染色质重塑复合物在DNA双链断裂修复中的功能及作用机制。     

表观遗传调控：基于染色质环境的DNA双链断裂修复

DNA双链断裂（DNA double-strand breaks, DSBs）是威胁基因组完整性和细胞存活的最有害的DNA损伤类型。同源重组（homologous recombination,HR）和非同源末端连接（non-homologous end joining,NHEJ）是修复DNA双链断裂的两种主要途径。DSB修复涉及到损伤部位修复蛋白的募集和染色质结构的改变。在DNA双链断裂诱导下,染色质结构的动态变化在时间和空间上受到严格调控,进而对DNA双链断裂修复过程进行精细调节。特定的染色质修饰形成利于修复的染色质状态,有助于DNA双链断裂修复机器的招募、修复途径的选择和DNA损伤检查点的活化;其中修复途径的选择对于基因组稳定性至关重要。修复不当或失败可导致基因组不稳定性,甚至促进肿瘤的发生。本文综述了染色质结构和染色质修饰的动态变化在DSB修复中的重要作用。此外,文章还总结了在癌症治疗中靶向关键染色质调控因子在基因组稳定性维持、肿瘤发生发展以及潜在临床应用价值等方面的进展。     

与真核生物DSBs修复有关的NHEJ途径研究进展

DNA双链断裂是真核生物最严重的DNA损伤形式.如果断裂的DNA双链无法及时修复,将可能导致细胞死亡.非同源末端连接途径在真核生物DSBs修复中起重要作用.综述了真核生物NHEJ途径中核心蛋白质Ku、DNA-PKcs、DNA连接酶IV、XRCC4、ARTEMIS和XIF等因子的结构和功能,并简要介绍了NHEJ修复途径的分子机制,其中涉及到DSBs位点蛋白复合体组装的两种模型.     

乳腺癌易感蛋白2的结构和功能

乳腺癌易感蛋白2是由乳腺癌易感基因2编码的一种在维持哺乳动物细胞染色体的稳定及DNA损伤生物应答中发挥重要作用的蛋白质。文章通过介绍近几年来对乳腺癌易感蛋白2的结构研究,阐述其在双链DNA损伤修复中的作用模型及其在肿瘤抑制中的功能。     

PLK1是DNA内切酶CtIP的新相互作用蛋白

CtIP是DNA双链断裂修复中的关键蛋白之一,它能够促进断裂DNA末端切割,并且是一种已知的抑癌基因,与许多参与癌变过程的蛋白质如BRCA1,Rb等相互作用。为了更好地理解CtIP的分子网络,我们用在线工具PrePPI预测CtIP相互作用蛋白,发现PLK1是新的CtIP相互作用蛋白。PLK1在有丝分裂和癌症进展中发挥重要作用。我们进一步通过免疫沉淀法验证了它们的相互作用。 结果显示PLK1与CtIP有较强相互作用。此外,还采用Frodock 2.0工具对接CtIP和PLK1之间的蛋白质相互作用。最后,免疫沉淀测定和免疫荧光染色结果显示这两种蛋白质之间的相互作用与DNA损伤相关。基于这些结果,我们提出CtIP-PLK1相互作用可能在DNA损伤反应以及其他生物过程中发挥重要作用。     

泛素化修饰在减数分裂重组修复中的作用

程序性和非程序性DNA双链断裂起始于生理条件下的需求(如减数分裂重组)和外界的刺激(如离子辐射等).DNA的双链断裂会严重影响基因组的稳定性,因而需要恰当的处理并以一种可调控的方式加以修复.近期研究表明,蛋白质的泛素化修饰在DNA损伤反应以及减数分裂重组修复过程中发挥了重要作用.本文拟综述参与在同源重组依赖的DNA双链断裂修复过程中与泛素化相关的蛋白质以及一些蛋白质复合体在此过程中的作用及功能.     

嗜热四膜虫SPO11基因缺陷型细胞株的基因表达变化分析

有性生殖的关键过程是通过减数分裂产生生殖细胞,而减数分裂的一个重要环节是进行基于DNA双链断裂的同源染色体重组。在同源染色体重组过程中,SPO11蛋白催化产生DNA双链断裂,从而起始同源染色体的重组。因此,研究SPO11基因缺失在减数分裂过程中所引起的基因表达变化有助于在转录组水平上了解该基因的作用。本研究通过对嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)野生型和SPO11敲除细胞株在接合生殖时期2 h、3 h、4 h、5 h四个时间点的转录组进行高通量测序。通过差异表达基因分析和功能富集分析,发现SPO11基因敲除之后嗜热四膜虫在接合生殖时期2 h时,与DNA代谢过程和DNA复制相关基因的表达发生变化,推测SPO11基因敲除导致的减数分裂过程异常可能与DNA代谢过程和DNA复制相关。     

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。     

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。     

用脉冲电场凝胶电泳检测电离辐射所致哺乳动物细胞DNA双链断裂

 本文将反向交变电场和六角形电极电场这两种脉冲电场凝胶电泳技术应用于X线照射小鼠乳癌细胞SR-1所致DNA双链断裂的检测,在本实验条件下,用这种电泳都能检测到低至1.5Gy照射所产生的DNA双链断裂,并且用六角形电极电场电泳获得了DNA双链断裂程度与照射剂量之间的良好线性关系,此外,还用此方法观察了不同浓度自由基清除剂DMSO对X线照射SR-1细胞所致DNA双链断裂的保护作用,结果进一步证实本方法的可靠性。     

植物转基因座位形成的分子机制

转基因座位是指染色体上插入的转基因及相邻的特定DNA序列。大多数转基因座位是以转基因片段、基因组片段和填充DNA相间而存在,仅少数含有完整的单拷贝转基因,这是由于在转基因整合过程中,转基因及基因组DNA发生缺失、重复和染色体的重排。转基因整合主要通过双链DNA断裂修复中的异常重组所产生,而同源重组也发挥了一定的作用。异常重组主要由单链复性、合成依赖链复性和依赖Ku蛋白的非同源末端连接途径调节。     

53BP1与DNA双链断裂损伤修复

DNA的精确复制和遗传对维持基因组稳定性有重要作用。DNA双链断裂损伤可能诱导细胞凋亡和染色质重排,在肿瘤的发生发展过程中发挥作用。53BP1是DNA双链断裂修复中的重要调节蛋白质之一,对调控损伤修复平衡和维持基因组稳定性起着重要作用。本文主要对53BP1的结构、生物学功能、信号通路、分子机制和翻译后修饰做一浅显的总结和展望,希望能为53BP1的深入研究提供一些理论基础。     

乙酰化修饰降低Ku蛋白的DNA结合活性

【目的】研究乙酰化修饰对Ku蛋白活性的影响。【方法】利用耻垢分枝杆菌为表达菌株,转入Ku蛋白表达质粒,纯化具有乙酰化修饰的Ku蛋白和无乙酰化的Ku蛋白突变体,比较两类蛋白的生化活性;分析氧化压力和酸性环境下耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白乙酰化水平的变化。【结果】Ku蛋白过量表达的耻垢分枝杆菌比转入空质粒的对照菌株生长缓慢;乙酰化Ku蛋白比未发生乙酰化Ku蛋白修复断裂DNA的活性降低、DNA结合活性降低;氧化压力和酸性压力环境下,耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白数量降低,乙酰化Ku蛋白数量变化不大。【结论】乙酰化修饰能够调节Ku蛋白的DNA结合活性,从而调节非同源末端连接修复系统的活性;Ku蛋白乙酰化程度升高是耻垢分枝杆菌对不良生长环境的反应。     

SIRT1影响Tat介导的HIV-1转录

Tat蛋白在HIV的转录复制中起重要作用.它能反式激活HIV的转录,促进HIV长末端重复序列(HIV LTR)的转录和延长.Tat蛋白是去乙酰化酶SIRT1的一种重要底物.Tat的乙酰化与非乙酰化状态在激活转录过程中受高度精密调控.如果Tat乙酰化状态在转录过程中受到干扰,随后其促使的HIV转录也将受到干扰.近来发现,组蛋白去乙酰化酶SIRT1在Tat蛋白介导的反式激活HIV转录过程中起重要的调控作用.SIRT1能对乙酰化的Tat进行去乙酰化,使其能在促使HIV转录的过程中循环利用.同时Tat与SIRT1的结合也会使核转录因子NF-κB的p65亚基处于超乙酰化状态,致使病毒基因组表达.研究SIRT1与Tat的相互关系为治疗HIV提供了新的方向.     

退火解旋酶SMARCAL1在维持基因组稳定中的作用与机制

SMARCAL1是属于SWI/SNF (SWItch/Sucrose Non-Fermentable)相关、基质相关和激动蛋白依赖的染色质调节因子家族成员ATP驱动的DNA退火解旋酶。SMARCAL1在体外和体内能催化单链结合蛋白RPA结合的DNA单链与其互补链退火成双链DNA。人Smarcal1基因的突变与Schimke免疫骨性发育不良(Schimke immuno-osseous dysplasia, SIOD)所能表现出的临床症状呈高度相关。本文对SMARCAL1在DNA损伤部位DNA复制叉的重塑、在DNA双链断裂(double-stranded DNA, dsDNA)处参与经典的非同源末端连接(non-homologous end joining, NHEJ)修复,以及在人染色体端粒完整性维护等方面的作用与机制进行了梳理,对Smarcal1基因突变类型与SIOD症状之间的对应关系进行了更新,并对SMARCAL1在三核苷酸重复序列扩增关联的神经–肌肉退行性病变过程中的可能作用进行了分析和讨论,旨在更好地理解该退火解旋酶在维持基因组稳定中的作用和机制。