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DNA损伤检验点与损伤修复及基因组稳定性

摘要:生物有机体基因组DNA经常受到内源或外源因素的影响而导致结构发生变化,产生损伤。在长期进化过程中,有机体也相应形成了一系列应对与修复损伤DNA,并维持染色体基因组正常结构功能的机制。其中,DNA损伤检验点(DNA damage checkpoint)是在感应DNA损伤的基础上,对损伤感应信号进行转导,引起细胞周期的暂停,从而使细胞有足够的时间对损伤DNA进行修复,或最终导致细胞发生凋亡。DNA损伤检验点信号转导途径是一个高度保守的信号感应过程,整个途径大致可以分为损伤感应、信号传递及信号效应三个组成部分。其中,3-磷脂酰肌醇激酶家族成员ATM(ataxia-telangiectasia mutated)和ATR(ataxia-telangiectasia and Rad3-related)活性的增加构成整个途径活化的第一步。它们通过激活下游的效应激酶Chk2/Chk1,协同调控许多其他参与细胞周期、DNA复制、DNA损伤修复及细胞凋亡等过程的蛋白质因子,实现细胞对DNA损伤的高度协调反应。

近十几年来,随着研究的不断深入,人们逐步揭示了DNA损伤检验点途径中,各种核心组分通过与不同调节因子、效应因子及DNA损伤修复蛋白间的复杂相互作用,以实现监测异常DNA结构并实施相应反应的机制。其中,检验点衔接因子(mediators)以及染色质结构,尤其是核小体组蛋白的共价修饰,在调控ATM/ATR活性、促进ATM/ATR与底物间的相互作用以及介导DNA损伤位点周围染色质区域上多蛋白复合物在时间与空间上的动态形成中发挥着重要作用。同时,人们也开始发现DNA损伤检验点途径与DNA损伤修复、基因组稳定性以及肿瘤发生等过程之间存在内在联系。该反应途径通过协调细胞针对DNA损伤做出各种反应,直接或间接地参与或调控DNA损伤修复过程,并与DNA损伤修复途径协同作用,最终保证染色体基因组结构的完整性。而检验点途径的改变,则会引起基因组不稳定,包括从突变频率提高到大规模染色体重排,以及染色体数量的畸变。例如,突变发生在肿瘤形成早期,会大大增加肿瘤发生的几率。

(责任编辑:泉水)