DNA損傷修復(fù)通路.doc

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1、DNA損傷修復(fù)通路一．DNA損傷檢驗(yàn)點(diǎn)與損傷修復(fù)及基因組穩(wěn)定性_英文_劉巍峰DNA損傷檢查點(diǎn)通路是高度的保守的細(xì)胞過程。它的很多元素在低等真核生物與多細(xì)胞高等生物之間有功能同源性。整個(gè)通路可以大致分分為三部分，即損傷感受器、信號(hào)傳感器和信號(hào)效應(yīng)器。磷脂酰肌醇-3-OH激酶樣激酶、ATM、ATR的激活是通路激活的第一步。激活的ATM和ATR，通過一類傳感器媒介，激活效應(yīng)激酶CHK1和CHK2。停止或減緩細(xì)胞周期進(jìn)程。在無應(yīng)力條件下，ATM以不活潑的同聚二聚體存在。基因組中的DNA雙鏈斷裂導(dǎo)致高級(jí)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的一些微妙變化，使ATM蛋白的構(gòu)象變化，這個(gè)促

2、進(jìn)ATM單體的1981絲氨酸的分子間的快速磷酸化，引起二聚體解離。激活的單體作用于它的許多下游底物，如p53，NBS1、BRCA1和SMC1.因此，DSB那樣的DNA損傷導(dǎo)致ATM激活通過兩個(gè)不同的步驟：（1）染色質(zhì)結(jié)構(gòu)損傷部位的真實(shí)變化誘導(dǎo)快速的分子間自磷酸化和二聚體解體；（2）活化的ATM單體定位損壞部位以進(jìn)一步作用于下游子，在ATM的定位過程中，MRN（MRE11-RAD50-NBS1）復(fù)合物發(fā)揮重要作用。它可以以獨(dú)立于ATM的方式快速定位于雙鏈斷裂損傷點(diǎn)。最近的研究結(jié)果表明MRN的NBS1亞基可以直接與ATM相互作用。此外，MRN復(fù)合物累積

3、在DSB，可通過解散DSB末端進(jìn)一步刺激ATM激酶活性。相比于ATM活動(dòng)的快速增長(zhǎng)在細(xì)胞暴露于電離輻射后，活性ATR激酶的變化不明顯。然而，已經(jīng)證明了ATR通路是防止復(fù)制的起源過度激活的關(guān)鍵，即使沒有任何外界的DNA損傷。此外，ATR敲除小鼠是致死的，暗示了ATR在正常細(xì)胞功能中的重要作用。DNA復(fù)制、DNA重組和DNA修復(fù)等過程產(chǎn)生的單鏈DNA很快被復(fù)制蛋白A（RPA）占據(jù)，它可與ATRIP亞基結(jié)合，以募集ATR-ATRIP復(fù)合物到DNA單鏈區(qū)域。招募的ATR現(xiàn)在可以在其底物上發(fā)揮作用如RAD17和CHK1。與在ATM通過增加自身活性來激活檢查點(diǎn)

4、通路不同，ATR的功能的合適發(fā)揮很大程度上取決于它的位置。除了RPA之外，有效的磷酸化ATR下游底物的需要RAD17-RCF2-5復(fù)合體，PCNA類似物Rad9-Hus1-Rad1復(fù)合物和Claspin。雖然上述兩個(gè)復(fù)合物在ATR中的確切作用路徑不明確，他們可能作為DNA損傷感受器，能夠識(shí)別并結(jié)合DNA損傷位點(diǎn)RCF通過取代RFC和PCNA.與ATM相比，ATR通路可能響應(yīng)更廣范圍的影響正常復(fù)制進(jìn)行的細(xì)胞應(yīng)激。另一方面，ATM和ATR途徑是互補(bǔ)的。對(duì)于DNA雙鏈斷裂，在早期反應(yīng)中ATM的快速激活和其啟動(dòng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是主要的，而ATR通路可能有助于在合

5、適的時(shí)期維持反應(yīng)。雖然ATM的激活先于ATR，因?yàn)楹笳咝枰幚淼腄SB，它們的協(xié)調(diào)激活確保了有效的DNA損傷修復(fù)而不損害細(xì)胞功能。ATM信號(hào)通路的傳感器媒介包括Mdc1,53BP1和Brca1.而ATR信號(hào)通路的傳感器媒介是Claspin。ATM不僅參與電離輻射修復(fù)，還參與S期和G2期修復(fù)。ATR的效應(yīng)器是Chk1.ATM/ATR依賴的組蛋白H2AX（γ-H2AX）絲氨酸139的磷酸化，對(duì)DSBs早期的響應(yīng)有重要的作用。二ＤＮＡ損傷應(yīng)答通路研究現(xiàn)狀ｐ５３有著雙重作用，一方面通過增強(qiáng)ＤＮＡ修復(fù)起到促生存作用，另一方面通過增強(qiáng)細(xì)胞凋亡敏感性起到促凋亡作

6、用。這種情況下，ｐ５３刺激ＤＮＡ修復(fù)或者促進(jìn)細(xì)胞凋亡完全依賴于ＤＮＡ損傷，這可能取決于ＤＮＡ損傷的程度及細(xì)胞耐受能力。三DNA氧化損傷及其修復(fù)基因OGG1和MTH1的研究進(jìn)展氧可在體內(nèi)代謝中產(chǎn)生一系列活性氧自由基ROS。ROS包括超氧陰離子(O2-·)、羥自由基(OH·)和過氧化氫(H2O2)等。其中一部分H2O2在過氧化氫酶催化作用下分解為H2O和O2,其余未被分解的部分可在鐵離子或銅離子存在的情況下,通過Fenton反應(yīng),還原為羥自由基。而作為堿基基本組成之一的鳥嘌呤,其氧化電勢(shì)最低,最容易被氧化。目前已被確認(rèn)的鳥嘌呤氧化產(chǎn)物有15種。其中羥自

7、由基可使鳥嘌呤8位碳原子氧化,形成8羥基脫氧鳥嘌呤(8-oxoG),鳥嘌呤C8位的氧化形成8-oxoG是最多見的,數(shù)量也是最多的,且具有遺傳毒性,而且越來越多的研究表明,8-oxoG較為穩(wěn)定地在體內(nèi)存在且容易被檢測(cè),被視為重要的DNA氧化損傷的生物標(biāo)志物之一。OGG1是屬于堿基切除修復(fù)酶大家族一員,同時(shí)具有8-oxoGDNA糖基酶和AP裂解酶活性,普遍存在于各種組織中,是修復(fù)8-oxoG最主要蛋白酶。參與DNA氧化損傷修復(fù)的酶約有100余種,近年來研究最多的是8羥基鳥嘌呤DNA糖苷酶(OGG1)、8羥基鳥嘌呤核苷酸酶(MTH1)。OGG1通過對(duì)結(jié)合

8、在8-oxoG上面的一個(gè)單一的氫來區(qū)分8-oxoG和G,從DNA雙鏈上切除8-oxoG,有效減少核和線粒體中8-oxoG的