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DNA碱基切除修复基因与化疗敏感性的研究
抗癌药物作用后,肿瘤细胞的DNA损伤修复是耐药性产生的重要机制.目前,碱基切除修复(BER)已被证实与DNA损伤型化疗药物的敏感性有关.鉴于国内这方面的研究较少,且缺乏系统的文献综述,本文重点介绍BER过程的新研究进展以及BER中的关键基因与化疗敏感性及耐药性之间的关系.
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DNA聚合酶β与遗传不稳定性研究现状
DNA聚合酶β(polβ)是碱基切除修复系统(BER)中的核心成分,在DNA损伤修复及维持基因组稳定性和完整性中起着重要的作用.由于其缺乏3'~5'的校读功能,pol β在DNA合成中复制保真度较低,有关pol β在遗传不稳定性中的作用规律及其在肿瘤发生中的作用机制研究结果不尽一致.本文对pol β的结构与功能、pol β与基因组遗传不稳定性,以及pol β在肿瘤细胞组织中异常表达和突变的研究现状进行概述.
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人类脱嘌呤核酸内切酶的研究进展
各种致癌物和细胞毒性化合物均可引起DNA损伤.一些DNA损伤由太阳紫外线、烟草、不完全确定的饮食因素及环境毒物所引起,大部分DNA损伤则是由超氧化物自由基(ROS)和具有烷化作用的代谢物等引起.DNA修复系统在修复DNA损伤、维持DNA完整中起着不容忽视的作用,而碱基切除修复(BER)则是DNA修复系统中主要的一种修复途径.在BER的第2步反应中,有一种脱嘌呤(AP)核酸内切酶参与,在人类细胞为人类脱嘌呤核酸内切酶1(HAP1,又称Apex、Ape1、Ref1),它是一种多功能蛋白质,可参与许多与细胞重要功能有关的反应.作为DNA修复酶,它作用于AP位点,是BER的重要酶类;作为氧化还原因子,它在转录因子活性降低时维持转录的进行,是维持细胞氧化还原状态的重要物质.
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Ape/Ref-1与中枢神经系统疾病的研究进展
无嘌呤/无嘧啶核酸内切酶/氧化还原因子1(apurinic/apyrimidinic endonuclease/redox-factor 1,Ape/Ref-1)是一种在体内分布非常广泛的蛋白质,具有修复损伤的DNA,调节氧化还原反应,参与细胞信号转导等多种功能,在维持基因组的完整、调节基因表达、细胞保护等许多方面发挥重要作用.本文着重论述Ape/Ref-1的结构和生物学功能,及其在中枢神经系统肿瘤、损伤等疾病中的作用.
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APE1 D148E、PARP1 V762A、XRCC1 R399Q的多态性与结直肠癌的易患性
目的:探讨APE1 D148E、PARP1 V762A及XRCC1 R399Q的碱基切除修复基因单核苷酸多态位点对结直肠癌发病风险的修饰作用.方法:选取158例健康对照与123例原发性结直肠癌患者,提取外周血基因组DNA,用基质辅助激光解吸电离飞行时间(MALDI-TOF)质谱技术对SNP位点进行基因分型,在各混杂因素配比下,采用X2检验比较病例组与对照组中各SNP的基因型分布差异以及多SNP的联合基因型分布差异,从而分析他们对结直肠癌风险的修饰程度OR值.结果:3个SNP在本研究中均符合Hardy-Weinberg平衡,其中只有XRCC1 R399Q的GA/AA变异(V)型与结直肠癌发病有正相关性,OR值为1.633(95%CI:1.011-2.640.P=0.045);而APE1 D148E、PARP1 V762A的SNP变异单独对结直肠癌风险未见明显影响(P>0.05).联合基因型在两组比较显示,携带APE1(V)-PARP1(W)-XRCC1(V)者,结直肠癌发病风险是其他联合基因型携带者的2.604倍(95%CI:1.066-6.361,P=0.031);而其他联合基因型对结直肠癌风险的修饰作用则不明显.结论:XRCC1 rs25487的GA/AA变异型是结直肠癌的危险因素;BER和SNP存在交互作用;携带联合基因型APE1(V)-PARP1(W)-XRCC1(V)者患结直肠癌的风险可能较高.
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碱基切除修复基因APE和XRCC1表达与大肠癌发生相关性的探讨
目的:通过检测大肠癌、癌旁黏膜与正常黏膜中APE和XRCC1蛋白的表达,探讨大肠癌的发生机制.方法:选取大肠癌手术切除标本185例,其中32例标本取癌旁黏膜组织;正常黏膜组织36例.通过免疫组化方法检测APE和XRCC1蛋白在癌、癌旁黏膜和正常黏膜的表达.结果:大肠癌、癌旁黏膜组APE阳性表达率分别为78.9%(146/185)和81.2%(26/32),两者均明显高于正常黏膜组的61.1%(22/36),x2值分别为5.23和4.86,P值分别为0.024和0.03,但前两者APE表达差异无统计学意义.大肠癌中APE蛋白表达与患者性别、年龄、肿瘤部位、分化程度、浆膜浸润及淋巴结转移无明显相关关系.大肠癌与癌旁黏膜组XRCC1阳性表达率分别为94.6%(175/185)和87.5%(27/32),两者均明显高于正常黏膜组的27.7%(10/36),x2值分别为4.43和29.69,P值分别为0.036和0.002,但前两者间差异无统计学意义.大肠癌中XRCC1蛋白表达与患者性别、年龄、肿瘤部位、分化程度、浆膜浸润及淋巴结转移无明显相关关系.大肠癌XRCC1阳性组的APE阳性率为95.8%(136/142),显著高于大肠癌XRCC1阴性组的86.0%(37/43),XRCC1与APE两者表达呈明显正相关关系,r=0.354,P=0.02.大肠癌和癌旁黏膜组的APE和XRCC1蛋白同时表达的阳性率分别为75.8%(140/185)和65.6%(21/32),两组均明显高于正常黏膜组的16.7%(6/36),x2值分别为46.8和16.17,P值分别为0.001和0.001 5,但癌组与癌旁组间差异无统计学意义.结论:大肠癌和癌旁黏膜中存在APE和XRCC1表达上调.大肠癌发生可能与DNA复制时位点损伤及烷化剂等有毒物质损伤关系密切,同时检测大肠黏膜不同种类DNA修复基因的表达有助于大肠癌的早期诊断.
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APE1/Ref-1基因结构及功能的研究进展
APE1/Ref-1(又称APEX1或Ref-1,本文统称APE1),是大肠杆菌Xth(ExoⅢ)哺乳类同源物、细胞对氧化应激主要反应因子,DNA在各种内源性或外源性物质包括化疗药物引起损伤后,APE1通过DNA碱基切除修复通路中脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶发挥重要的作用.当受损的碱基去除后,APE1主要切断脱碱基位点以利于修复功能[1].
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大鼠局灶性脑缺血后脑组织Ref-1蛋白的表达
脑缺血后细胞死亡方式有2种:一是坏死,二是凋亡。在脑梗死中心区,细胞死亡以坏死为主,在脑梗死周边部,即半暗带区,则以凋亡为主。Ref-1(氧化还原因子1, APE),是DNA碱基切除修复通路中的多功能蛋白酶,在缺血性脑损伤过程中,由于兴奋性氨基酸增加,钙离子内流升高,大量自由基产生,造成了DNA损伤,Ref-1蛋白酶免疫活性同时也下降,造成DNA修复丧失,导致细胞凋亡[1]。我们采用免疫组织化学方法,对大鼠局灶性持久性脑缺血不同时程脑组织Ref-1蛋白酶的表达进行了观察,同时采用TUNEL染色(TdT-mediated dUTP nick end labeling)观察了脑梗死中心区及半暗带区凋亡细胞的分布情况。
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基于P53/P21和碱基切除修复通路的五子衍宗方对自然衰老大鼠睾丸DNA损伤的保护作用研究
目的 基于P53/P21和碱基切除修复(BER)通路研究五子衍宗方对自然衰老大鼠睾丸DNA损伤的保护作用.方法 将16月龄SPF级SD雄性大鼠随机分为3组,衰老模型组、五子衍宗方低剂量组(1 g/kg)和高剂量组(4 g/kg),另取2月龄SD雄性大鼠作为青年对照组,每组8只.给予普通饲料或含药饲料饲养4个月后,处死大鼠,取出睾丸组织.免疫荧光检测大鼠睾丸组织中DNA损伤相关蛋白γ-H2AX及BER相关蛋白脱嘌呤脱嘧啶核酸内切酶(APE1)、8-羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶1(OGG1)和X线修复交错互补基因1(XRCC1)的表达和定位;ELISA法检测大鼠睾丸组织中8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)的量;Western blotting法检测大鼠睾丸组织中p-P53和P21蛋白的表达水平.结果 与衰老模型组相比,五子衍宗方能明显降低睾丸DNA损伤相关蛋白γ-H2AX和BER相关蛋白OGG1、APE1和XRCC1的表达水平;ELISA检测结果显示,与衰老模型组相比,五子衍宗方能显著下调8-OHdG的量;Western blotting结果显示,五子衍宗方能显著降低自然衰老大鼠睾丸-P53、P21的蛋白表达水平.结论 五子衍宗方可通过调节P53/P21和BER通路减轻自然衰老大鼠睾丸DNA损伤.
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X射线修复交叉互补基因功能的研究进展
对X射线修复交叉互补(XRCC)基因功能的研究极大地促进了对哺乳动物DNA损伤修复过程和遗传不稳定性致癌机制的理解.通过观察XRCC基因突变体的表型,可以对其功能进行鉴定.目前已鉴定的这一基因家族的多数成员均参与几种重要的DNA修复途径,包括碱基切除修复、同源重组修复和非同源末端重接.XRCC基因的鉴定及其在DNA损伤修复和维持遗传稳定性过程中发挥重要的作用.
关键词: X射线修复交叉互补基因 碱基切除修复 同源重组修复 非同源末端重接 -
亚砷酸钠对人皮肤角质形成细胞BER相关基因H4K20me1修饰水平及其mRNA转录水平影响
目的 了解不同剂量亚砷酸钠(NaAsO2)对人永生化皮肤角质形成细胞(HaCaT细胞)碱基切除修复(BER)基因聚腺苷酸二磷酸核糖聚合酶-1(PARP1)、N-甲基化嘌呤-DNA-糖基化酶(MPG)、X射线修复交叉互补基因-1(XRCC1)启动子区和编码区组蛋白H4第20位赖氨酸-甲基化(H4K20me1)修饰水平及其mRNA转录水平的影响.方法 以0.00、2.50、5.00、10.00 μmol/L的NaAsO2处理HaCaT细胞24 h.应用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测MPG、PARP1、XRCC1基因mRNA表达水平;定量染色质免疫沉淀技术(CHIP-qPCR)检测MPG、PARP1、XRCC1基因启动子区(CHIP1、CHIP2区域)和编码区(CHIP3、CHIP4区域)H4K20me1修饰水平.结果 (1) MPG、PARP1、XRCC1基因mRNA表达水平检测结果:2.5 μmol/L染砷组MPG、PARP1、XRCC1基因mRNA表达水平与对照组比较,差异无统计学意义(P> 0.05),5.00、10.00 μmol/L组mRNA表达水平随染毒剂量的增加而降低,与对照组比较,各差异有统计学意义(P< 0.05).(2)MPG、PARP1、XRCC1基因启动子区和编码区组蛋白H4K20me1修饰水平检测结果:基因启动子区,不同染砷组HaCaT细胞MPG基因启动子CHIP1、CHIP2区和PARP1基因启动子CHIP2区未观察到H4K20me1的富集规律,与对照组相比各差异无统计学意义(P>0.05),5.00、10.00 μmol/L染毒组HaCaT细胞XRCC1基因启动子CHIP1、CHIP2区和10.00 μmol/L染毒组PARP1基因启动子CHIP1区H4K20me1的富集与对照组相比明显减少,各差异有统计学意义(P<0.05);基因编码区,5.00、10.00μmol/L染毒组HaCaT细胞MPG、PARP1、XRCC1基因编码CHIP3、CHIP4区H4K20me1的富集与对照组相比明显减少,差异均有统计学意义(P<0.05).结论 NaAsO2可通过抑制HaCaT细胞PARP1、XRCC1基因启动子区和MPG、PARP1、XRCC1基因编码区H4K20me1的表达水平,使MPG、PARP1、XRCC1基因mRNA转录水平下降.
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DNA损伤修复通路基因多态性与铂类药物治疗非小细胞肺癌敏感性及预后关系的研究进展
铂类药物是肺癌治疗中应用广泛的首选化疗药物之一,其通过损伤DNA而诱导肿瘤细胞凋亡.DNA损伤修复功能的变化是引发肿瘤患者对铂类药物耐药的重要分子学基础,DNA损伤修复通路相关基因的单核苷酸多态性(SNPs)与DNA修复能力的改变有关联,核苷酸切除修复通路(NER通路)及碱基切除修复通路(BER通路)相关基因的SNPs对修复铂类药物引起的DNA损伤起重要作用.本文作者对近几年关于NER通路及BER通路相关基因的多态性与晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者应用铂类药物为基础的化疗方案治疗的敏感性及预后之间关系进行综述.
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遗传性MUTYH基因突变与结直肠癌
碱基切除修复酶基因MUTYH突变与人类疾病相关,由遗传性MUTYH双等位基因突变引起的MUTYH 相关性息肉(MAP)是一种腺瘤性结直肠息肉,可显著增加结直肠癌的发生率,其分子机制-碱基切除修复系统(BER)的突变及与错配修复系统(MMR)的关联,已成为目前的热点话题.文中对BER与DNA氧化损伤,BER与其它修复系统间的相互作用和MAP 肿瘤发生机制,临床表型及防治作了介绍.
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碱基切除修复及其靶向治疗策略
碱基切除修复(BER)是DNA氧化损伤修复的重要通路,该通路的突变造成基因不稳定而增加癌症风险.大量研究已证明,BER通路的关键蛋白,如DNA糖基化酶、脱嘌呤/嘧啶核酸内切酶1、DNA聚合酶等,在多种肿瘤中异常表达.此外这些蛋白的单核苷酸多态性影响肿瘤细胞的修复活性,有望成为肿瘤诊断、治疗及预后评估的重要指标.
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脱嘌呤嘧啶核酸内切酶与肿瘤相关性研究进展
脱嘌呤嘧啶核酸内切酶(APE)是一种具有DNA修复与氧化还原双功能的蛋白,在各种组织中普遍表达.其表达在肿瘤组织与正常组织比较,存在表达水平、部位的差异.肿瘤中该基因的突变并不多见,但存在一定数量的单核苷酸多态性,部分伴有氨基酸改变.APE还具有促进或抗凋亡作用,可调控活化蛋白-1(AP-1),对抑制肿瘤性克隆形成具有重要意义.
关键词: 脱嘌呤嘧啶核酸内切酶 碱基切除修复 氧化还原 单核苷酸多态性 凋亡 -
诱导分化的人食管癌细胞DNA聚合酶β和碱基切除修复功能的改变
目的:了解诱导分化的食管癌细胞中DNA聚合酶β和碱基切除修复功能的变化.方法:采用全反式维甲酸(ATRA)和二甲亚砜(DMSO)诱导人食管癌Eca109细胞分化,应用原位杂交、碱基切除修复功能(BER)测定方法分别检测细胞po1B基因的表达和BER功能的变化.结果:ATRA、DMSO作用5 d后可以诱导Eca109细胞分化.随着Eca109细胞的分化,polβ基因的表达降低,BER恢复.结论:ATRA、DMSO可下调Eca109细胞polβ基因的表达,恢复BER活性使其趋向正常细胞分化.
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8-oxoG切除修复机制
许多因素如活性氧类物质,离子辐射等可引起碱基损伤,如鸟嘌呤(G)转变为8-氧鸟嘌呤(8-oxoG).损伤的碱基可通过碱基切除修复通路得到纠正,如DNA糖基化酶负责8-oxoG的修复,其中原核中的MutT、MutY和MutM,真核中的MYH和OGG等都是重要的DNA糖基化酶.文章阐述了8-oxoG的修复机制及该机制与肿瘤的关系.
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DNA损伤修复基本方式的研究进展
DNA损伤修复基因可修复由不同原因导致的DNA损伤,从而保护遗传信息的完整性.DNA损伤修复有3种基本形式,即碱基切除修复、核苷酸切除修复和错配修复.本文综述了DNA损伤修复3种基本形式的研究进展情况并讨论了DNA链断裂重组和重接合修复及DNA聚合酶绕道修复DNA损伤.
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DNA聚合酶β可能参与了更广泛的细胞反应并引起遗传不稳定
近年来有关真核细胞中DNA聚合酶的研究迅速增多.1985年前,确认的DNA聚合酶只有3种:聚合酶α、β以及线粒体聚合酶γ.时至今日已至少发现了14种DNA聚合酶,包括聚合酶α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、ι、κ、λ、μ、REV1及MUS308,在真核细胞DNA的复制、修复、跨损伤合成、DNA重组以及细胞周期调控等多种重要的生物代谢过程中发挥重要作用[1].在一定程度上,细胞内的各种聚合酶均有其独特的功能和作用领域.如具有引物酶活性的聚合酶α的作用是启动DNA复制并合成RNA-DNA引物;聚合酶δ和ε是主要的DNA合成酶,完成半保留复制中前导链和后随链的延长和成熟,并催化非同源重组、核苷酸切除修复(nucleotide excision repair, NER)、长补丁碱基切除修复(long patch base excision repair, BER)、错配修复(mis-mathch repair, MMR)等过程中的DNA合成;聚合酶ζ、η、ι、REV1等许多新发现的聚合酶与跨损伤合成有关;聚合酶θ和MUS308参与DNA链交联损伤的修复;聚合酶κ、λ、μ的主要功能尚不清楚,目前认为它们分别参与了体细胞超突变、减数分裂和姐妹染色体联会等过程[1].聚合酶β则被认为是主要参与短补丁碱基切除修复(short patch base excision repair)中的填补合成,它有时甚至被称为"碱基切除修复聚合酶".然而,随着研究的深入,发现不同聚合酶之间存在着广泛的功能交互[2,3].本文将着重讨论聚合酶β在DNA代谢中的广泛作用及其催化碱基掺入时的高错误率,并由此讨论聚合酶β与遗传不稳定和突变形成的关系.
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线粒体DNA损伤与修复
高等动物线粒体DNA(mtDNA)是共价闭合双链DNA,分为编码区和非编码区。编码区共37个基因 , 共编码22个tRNA,2个rRNA和13条多肽; 非编码区L链上有终止结合序列(TAS),H链起点O H,保守序列节段(CSB)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,L链启动子(LSP)和H链启动子(HSP)等序列,控制mtDN A的复制和转录。mtDNA双链编码,全部转录,无内含子,有多个拷贝,一个基因执行多个功 能。mtDNA比nDNA (核DNA) 突变率高5-17倍。 mtDNA损伤修复与细胞凋亡、衰老关系十分密切。mtDNA损伤包括DNA单链断裂、双链断裂、 碱基修饰、DNA链间交联等。修复是指DNA化学组成和核苷酸序列重新恢复的一种过程。mtDN A中碱基切除修复(base excision repair,BER)为普遍,并辅以其它方式修复多种损伤。 如通过尿嘧啶DNA糖苷酶、AP核酸内切酶、DNA聚合酶和连接酶等完成尿嘧啶和无碱基位点修 复;利用甲酰嘧啶DNA糖苷酶、8-oxodG DNA糖苷酶(mtODE)、腺嘌呤DNA糖苷酶(ADG)和 h Mut γ(变位酶γ)等对mtDNA氧化损伤进行修复;还有转换修复、 错配和烷化损伤的修复 以及重组修复等。如链内交联被认为是通过重组修复机制修复,酵母线粒体光合酶利用光使 DNA中紫外光诱导产生的环苯嘧啶二聚体单体化,大鼠肝脏线粒体O6-甲基-鸟嘌呤DNA 甲基 转移酶切除 mtDNA中O6-甲基-2′-脱氧鸟嘌呤,一些试剂如链尿菌素、亚硝基脲用于 基 因特异分析中证实了mtDNA 烷化损伤的特异性切除。但线粒体缺乏核苷酸切除修复(NER )机制。有人已利用一些纯化酶,如UDG、AP内切酶、DNA聚合酶和连接酶等构建了mt BER机 制,并用于检测不同DNA损伤和揭示线粒体修复的生化机制。弄清什么类型DNA修复蛋白存在 于线粒体,如何调节,如何抵达线粒体等已不十分遥远,这无疑对线粒体疾病的基因治疗有 重要意义。