DNA损伤修复通路

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

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用。这种情况

ＤＮＡ修复或下，ｐ５３刺激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-oxoG DNA 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 的形成和累积然后水解切除受损的碱基 ,产生糖

基化的脱嘧啶或者脱嘌呤缺口 (AP 位点 ),再裂解磷酸二酯键将具有糖基化 AP 位点的 DNA 链切除 ,修复自发产生的 AP 位点。

四、碱基切除修复基因hMYH和hOGG1变异

与

胃肠肿瘤易感性及其功能机制研究刘秀芳

BER通路最关键的步骤是由 DNA 糖基化酶识别并切除受损伤的碱基。在人类,hOGG1 、hMYH两种糖基化酶是与修复 8-OHdG 相关的两种主要糖基化酶 ,分别在 DNA复制过程中识别并切除 8-OHdG 和与之错配的 A。

五、内含子区AluYb8 插入变异与MUTYH

基因表达改变及衰老相关性疾病风险机制研究

人类的MUTYH 基因编码的A/G 特异的腺嘌呤DNA 糖基化酶作为碱基切除修复(BER) 途径的重要组成部分，对于修复细胞DNA 氧化损伤和维持DNA 复制保真性是至关重要的。切除与8-oxoG 配对的A。