DNA双链断裂与同源重组修复的研究进展

DNA双链断裂（DSB）是细胞受到电离辐射后最严重的DNA损伤,导致细胞凋亡、细胞周期阻滞以及DNA损伤修复。DNA损伤发生后,激活细胞内DNA损伤应答,启动DSB修复通路同源重组（HR）和非同源重组末端连接（NHEJ）。HR修复分为联会前期、联会期和联会后期,以姐妹染色单体为模板,进行无错误修复,是保护基因组完整性的主要机制。对IR导致的DSB HR和NHEJ具有互补关系,G2和S期HR是主要修复方式。HR是肿瘤发病风险、预后指标和治疗靶点,合成致死是HR用于肿瘤靶向治疗的重要机制。本文主要对DSB修复过程中所涉及HR修复通路中的分子机制、合成致死概念及其与NHEJ修复的关系作一综述,并探讨其成为转化医学研究和潜在临床应用的可能性。     

核苷酸切除修复基因与癌症关系的研究

核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER）是人类重要的 DNA 修复系统,可识别并修复多种结构不相关的 DNA 损伤,主要修复嘧啶二聚体和结构大的致癌物-DNA 加合物和各种引起DNA螺旋扭曲变形的损伤[1]。在该修复系统中包括两条途径,一条为全基因组修复（GG-NER）途径,可修复全基因组的 DNA 损伤,特点是速度较慢;第二条是转录藕联修复（TCR）途径,它主要修复各种阻碍RNA 聚合酶延伸的 DNA 损伤,特点是修复速度相对较快。这两条途径在识别损伤以后的修复过程基本相同。环境致癌物进入人体可引起DNA损伤,若机体不能及时正确地修复受损的DNA,就可能引起基因突变,从而导致肿瘤的发生。机体有近30个基因产物参与其切除修复的全过程,本文就常见的核苷酸切除修复基因与癌症发生的关系进行了探讨。     

错配修复基因hMSH6、hMSH2与肿瘤发生的关系

DNA在体内外多种因素作用下容易造成损伤,引起基因突变,为了维持基因组的稳定性,生物体在进化过程中逐渐形成了一整套有效的DNA损伤修复机制,其中就包括错配修复系统（DNA mismatch repair system,MMRs）。该系统通过对DNA复制过程中的碱基错配进行修复,来达到降低DNA自发性突变、增强DNA复制保真性,最终达到维持基因组稳定性的目的。如果MMR基因发生突变,将失去其错配修复功能,随之产生功能缺陷的错配修复蛋白。MMR突变也会导致微卫星不稳定（microsatellite instable,MSI）或DNA复制错误,进一步增加了细胞基因组的不稳定性,使细胞增殖及异常分化增加,最终导致多种肿瘤的发生[1]。     

DNA损伤修复因子WDR70的生物学功能及其在人卵巢癌中的突变研究

目的 在细胞水平上分析新发现的DNA损伤修复因子WDR70的生物学功能,确定WDR70基因在人卵巢癌中的突变发生情况,以验证该基因的功能丢失是否与卵巢癌关联。方法 在人细胞中用siRNA干扰WDR70基因表达,或用慢病毒和质粒过表达WDR70的野生型和突变体,通过免疫印迹和免疫荧光等方法研究该基因在DNA损伤后的亚细胞定位和DNA损伤信号通路中的作用;此外,抽提1例正常卵巢组织和16例卵巢癌标本的mRNA进行半定量RT-PCR扩增,对这些标本中的WDR70基因进行测序分析。结果 WDR70基因沉默和过表达其突变体导致同源重组功能蛋白——DNA复制蛋白A （RPA32）磷酸化修饰水平降低和重组酶——重组蛋白A（RAD51）向DNA损伤位点招募的能力减低;WDR70的功能障碍还导致染色体的断裂增多;同时,卵巢癌样本中发现多例WDR70突变型别。结论 在体外系统中,WDR70参与DNA损伤修复过程,沉默或过表达其突变体将导致同源重组修复缺陷和染色体结构的不稳定;在卵巢癌基因组中,WDR70基因频繁出现突变,可能导致相应的DNA修复缺陷和基因组不稳定性的发生。因此,WDR70是一个潜在的卵巢癌抗癌基因。     

DNA损伤的同源重组修复机制

自然界生物体的基因组保持其完整性是机体细胞发挥正常功能和维持基本生存的必要条件。基因组在染色体自我复制的过程中由于受到各种内源性因素或者外源性因素的影响,存在多种形式的损伤。DNA的双链断裂（DSB）是DNA最为严重的损伤形式,是诱发细胞学的反应最为复杂的、生物学的后果最为严重的、与恶性肿瘤等等健康相关问题的关系最为密切的损伤类型,如不能得到及时而准确地修复,可能会导致基因的突变、基因组的不稳定、细胞染色体的丢失和重组或者导致细胞的凋亡甚至癌变。现已发现同源重组修复途径（HR）是真核生物中DSB的主要修复途径和方式,本文就HR的组成和修复机制进行综述。     

线粒体DNA与肿瘤发生的关系

线粒体在细胞能量代谢，氧自由基生成和细胞凋亡中发挥重要作用。肿瘤细胞的线粒体功能障碍是其重要的特征之一。正常细胞线粒体在分子、生化、代谢和遗传水平上明显区别于癌细胞。线粒体DNA（mitochondria DNA，mtDNA）是核外唯一的遗传物质，线粒体基因组与肿瘤的关系日益受到关注。mtDNA编码参与氧化磷酸化和ATP生成所需多肽，由于其独特的生物学环境和结构特性，与核基因组相比，mtDNA更容易发生氧化损伤和突变。已经在很多肿瘤及细胞系中发现了mtDNA结构和功能的变化。肿瘤细胞mtDNA的核内整合可能是导致细胞癌变的重要因素，而突变mtDNA的检测可望成为肿瘤的非侵入性诊断的有效分子标记。     

TDG介导的去甲基化在细胞发育分化及肿瘤发生中的研究进展

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,可对生命发生发展阶段中的基因表达进行调控。近来研究发现,胸腺嘧啶DNA糖苷酶（thymine DNA glycosylase, TDG）是能特异修复G: T错配的酶,在DNA去甲基化过程中起到重要作用。TDG与TET、AID、Gadd45a等蛋白协同,通过碱基切除修复（base excision repair, BER）作用参与DNA去甲基化过程。此外,TDG介导的BER作用能去除甲基化中间产物的5-羟甲基胞嘧啶（5-hydroxymethylcytosine, 5hmC）及其衍生物的积累、消除5-甲基胞嘧啶（5-methylcyosine, 5mC）自发脱氨基导致的突变,保持基因组的遗传稳定性。TDG的表达下降或酶的失活会引起基因组稳定性降低,增加肿瘤发生的风险。TDG介导的DNA去甲基化修饰调节影响胚胎发育、细胞分化与衰老的过程,其对癌症的发生也有着不可忽视的作用。     

DNA依赖性蛋白激酶在妇科肿瘤中的研究进展

DNA依赖蛋白激酶(DNA-PK)是哺乳动物细胞DNA损伤修复的关键酶。研究表明,妇科肿瘤,如宫颈癌、卵巢癌中普遍存在DNA-PK表达的变化,提示该酶在妇科肿瘤的发生、发展过程中发挥着重要的作用,并与肿瘤的临床分期、放射敏感性和预后有重要关系。近年来,关于DNA-PK的结构与功能、在肿瘤细胞株中的活性、在肿瘤组织中表达的研究日益深入,以DNA-PK为靶点的DNA修复抑制剂作为肿瘤放化疗增敏药已陆续研发并进入临床前试验,有望成为肿瘤诊断和治疗的新靶点。     

错配修复基因MLH1和MSH2多态性分析条件的优化

DNA修复系统是与大肠癌发病密切相关的遗传因素,错配修复基因(mismatch repair genes, MMR)是最重要的一类DNA修复基因[1],其在维护基因组稳定的细胞内通路中发挥着重要的作用,其主要是通过剪切发生错配的核苷酸而对基因进行修复[2].     

DNA损伤和修复在肝癌中的研究进展

人体细胞中DNA损伤后会引起细胞一系列反应,主要包括损伤信号的传导、损伤与修复、诱导细胞死亡等.肝癌的发生正是由于这些诱因同时作用于损伤修复系统的某个环节,使DNA损伤不能修复或不能正确修复,从而使肝细胞发生恶性转化,最后导致肝癌的发生.因此,损伤DNA的累积则成为肝癌发生的重要分子机制,对其深入研究将会为肝癌的治疗奠定基础.该文通过查阅相关文献,综述近年来DNA损伤和修复在肝癌中的研究进展.