DNA损伤修复通路.doc

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1、DNA损伤修复通路一．DNA损伤检验点与损伤修复及基因组稳定性_英文_刘巍峰DNA损伤检查点通路是高度的保守的细胞过程。它的很多元素在低等真核生物与多细胞高等生物之间有功能同源性。整个通路可以大致分分为三部分，即损伤感受器、信号传感器和信号效应器。磷脂酰肌醇-3-OH激酶样激酶、ATM、ATR的激活是通路激活的第一步。激活的ATM和ATR，通过一类传感器媒介，激活效应激酶CHK1和CHK2。停止或减缓细胞周期进程。在无应力条件下，ATM以不活泼的同聚二聚体存在。基因组中的DNA双链断裂导致高级染色质结构的一些微妙变化，使ATM蛋白的构象变化，这个促

2、进ATM单体的1981丝氨酸的分子间的快速磷酸化，引起二聚体解离。激活的单体作用于它的许多下游底物，如p53，NBS1、BRCA1和SMC1.因此，DSB那样的DNA损伤导致ATM激活通过两个不同的步骤：（1）染色质结构损伤部位的真实变化诱导快速的分子间自磷酸化和二聚体解体；（2）活化的ATM单体定位损坏部位以进一步作用于下游子，在ATM的定位过程中，MRN（MRE11-RAD50-NBS1）复合物发挥重要作用。它可以以独立于ATM的方式快速定位于双链断裂损伤点。最近的研究结果表明MRN的NBS1亚基可以直接与ATM相互作用。此外，MRN复合物累积

3、在DSB，可通过解散DSB末端进一步刺激ATM激酶活性。相比于ATM活动的快速增长在细胞暴露于电离辐射后，活性ATR激酶的变化不明显。然而，已经证明了ATR通路是防止复制的起源过度激活的关键，即使没有任何外界的DNA损伤。此外，ATR敲除小鼠是致死的，暗示了ATR在正常细胞功能中的重要作用。DNA复制、DNA重组和DNA修复等过程产生的单链DNA很快被复制蛋白A（RPA）占据，它可与ATRIP亚基结合，以募集ATR-ATRIP复合物到DNA单链区域。招募的ATR现在可以在其底物上发挥作用如RAD17和CHK1。与在ATM通过增加自身活性来激活检查点

4、通路不同，ATR的功能的合适发挥很大程度上取决于它的位置。除了RPA之外，有效的磷酸化ATR下游底物的需要RAD17-RCF2-5复合体，PCNA类似物Rad9-Hus1-Rad1复合物和Claspin。虽然上述两个复合物在ATR中的确切作用路径不明确，他们可能作为DNA损伤感受器，能够识别并结合DNA损伤位点RCF通过取代RFC和PCNA.与ATM相比，ATR通路可能响应更广范围的影响正常复制进行的细胞应激。另一方面，ATM和ATR途径是互补的。对于DNA双链断裂，在早期反应中ATM的快速激活和其启动的信号转导是主要的，而ATR通路可能有助于在合

5、适的时期维持反应。虽然ATM的激活先于ATR，因为后者需要处理的DSB，它们的协调激活确保了有效的DNA损伤修复而不损害细胞功能。ATM信号通路的传感器媒介包括Mdc1,53BP1和Brca1.而ATR信号通路的传感器媒介是Claspin。ATM不仅参与电离辐射修复，还参与S期和G2期修复。ATR的效应器是Chk1.ATM/ATR依赖的组蛋白H2AX（γ-H2AX）丝氨酸139的磷酸化，对DSBs早期的响应有重要的作用。二ＤＮＡ损伤应答通路研究现状ｐ５３有着双重作用，一方面通过增强ＤＮＡ修复起到促生存作用，另一方面通过增强细胞凋亡敏感性起到促凋亡作

6、用。这种情况下，ｐ５３刺激ＤＮＡ修复或者促进细胞凋亡完全依赖于ＤＮＡ损伤，这可能取决于ＤＮＡ损伤的程度及细胞耐受能力。三DNA氧化损伤及其修复基因OGG1和MTH1的研究进展氧可在体内代谢中产生一系列活性氧自由基ROS。ROS包括超氧阴离子(O2-·)、羟自由基(OH·)和过氧化氢(H2O2)等。其中一部分H2O2在过氧化氢酶催化作用下分解为H2O和O2,其余未被分解的部分可在铁离子或铜离子存在的情况下,通过Fenton反应,还原为羟自由基。而作为碱基基本组成之一的鸟嘌呤,其氧化电势最低,最容易被氧化。目前已被确认的鸟嘌呤氧化产物有15种。其中羟自

7、由基可使鸟嘌呤8位碳原子氧化,形成8羟基脱氧鸟嘌呤(8-oxoG),鸟嘌呤C8位的氧化形成8-oxoG是最多见的,数量也是最多的,且具有遗传毒性,而且越来越多的研究表明,8-oxoG较为稳定地在体内存在且容易被检测,被视为重要的DNA氧化损伤的生物标志物之一。OGG1是属于碱基切除修复酶大家族一员,同时具有8-oxoGDNA糖基酶和AP裂解酶活性,普遍存在于各种组织中,是修复8-oxoG最主要蛋白酶。参与DNA氧化损伤修复的酶约有100余种,近年来研究最多的是8羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶(OGG1)、8羟基鸟嘌呤核苷酸酶(MTH1)。OGG1通过对结合

8、在8-oxoG上面的一个单一的氢来区分8-oxoG和G,从DNA双链上切除8-oxoG,有效减少核和线粒体中8-oxoG的