Mitotic Catastrophe的研究进展

细胞死亡是多细胞生物生命过程中重要的生理或病理现象,可分为坏死和程序性细胞死亡,而后者根据死亡细胞的形态学和发生机制的不同又可分为凋亡、自吞噬和mitotic catastrophe,其中mitotic catastrophe是近年来才被揭示报道,是指细胞在有丝分裂过程中死亡的现象,是一种发生在细胞有丝分裂期由于异常的细胞分裂而导致的细胞死亡,它常常伴随着细胞有丝分裂检查点的异常和基因或纺锤体结构的损伤而发生。现对mitotic catastrophe及相关的调控机制进行综述。     

DNA损伤反应性蛋白参与中心体调控

中心体是动物细胞有丝分裂期微管组织中心,对于细胞有丝分裂期形成纺锤体、正常分裂及染色体精确分离至关重要. 中心体失调控常造成遗传物质错误分配,最终诱发肿瘤形成.因此,对中心体结构及数量的精密调控将对细胞命运起着决定 作用.目前发现,中心体至少包含100多种调节蛋白,这些蛋白在细胞内的功能各异.最近很多研究显示,多种DNA损伤修复及 应答通路的激酶或磷酸酶定位于中心体,并且参与中心体调控.本文将对中心体结构、中心体复制、中心体分离、中心体扩 增、DNA损伤与中心体异常及DNA损伤反应性蛋白在中心体调控中的功能作一综述.     

与细胞周期G2/M期进程相关的H2AX磷酸化

γH2AX焦点(foci)被普遍当做DNA双链断裂（DSB）损伤的分子标志物.为探 讨细胞周期进程相关的H2AX磷酸化规律特征,采用胸腺嘧啶双阻滞结合噻氨酯哒唑(nocodazole)的后续处理,将HeLa细胞同步于有丝分裂的前中期．然后,用流式细胞仪检测细胞周期、Western印迹和免疫荧光法,观察γH2AX表达和γH2AX焦点的形成．结果显示,细胞进入G2/M期和有丝分裂过程中,γH2AX水平显著增加 ;在无DNA DSB发生的情况下,部分M期细胞中也存在大量的γH2AX焦点．随着细 胞完成有丝分裂从M期退出再进入G1期,γH2AX的表达水平逐渐降低．这种 γH2AX表达变化特征与G2/M期密切关联的PLK1和Cyclin B1的表达规律相类似． 在4 Gy大剂量照射下,HeLa细胞于照后8 到12 h出现明显的G2/M期阻滞．γH2AX 焦点数在照后1 h达高峰,随后降低,照后8 h又上升,出现了第2个峰值．与之不同的是,在1 Gy低剂量照射下,细胞的G2/M期阻滞微弱,γH2AX焦点数在照后 0.5 h最高,随后下降,且无反弹,符合DNA DSB的修复动力学特征．因此,将γ H2AX当做DNA DSB分子标志物时,还需要考虑细胞周期变化的影响．γH2AX适合 作为1 Gy以下照射的DNA双链断裂损伤的分子标志．     

生物信息学辅助定位及延伸辐射诱导未知表达序列标签

研究辐射诱导的基因表达调控对于认识细胞对辐射损伤的应激反应有重要意义.在低剂量辐射诱导新基因RIG1表达序列标签(expression sequence tag,EST)片段的基础上,通过非克隆cDNA文库和RACE(rapid amplification of cDNA end)技术获得了其3′末端.依据实验得到的这两段EST序列所提供的信息,通过生物信息学分析将RIG1基因初步定位在20号染色体.对20号染色体RIG1区基因组序列进行外显子扫描,发现预测的外显子正好与实验得到的EST相吻合.利用预测的外显子设计特异引物,成功地克隆了RIG1基因全长序列.同时,对20号染色体RIG1区的生物信息学分析表明,在RIG1基因的上游存在启动子区,从而确定了RIG1基因的基因组序列.因此,通过生物信息学辅助设计实验,快捷地定位及延伸了未知EST片段RIG1,基本完成了RIG1的全基因、基因组序列及染色体定位研究.     

AT细胞DNA双链断裂重接修复效率及其忠实性

用脉冲电场凝胶电泳和双标记基因质粒ＤＮＡ转染技术研究辐射敏感的毛细血管扩张性共济失调症患者皮肤成纤维细胞（ＡＴ５ＢＩＶＡ）和正常辐射抗性的人宫颈癌细胞（ＨｅＬａＳ３）ＤＮＡ双链断裂重接修复率及其忠实性。结果表明γ射线照射诱发ＤＮＡ双链断裂的产额和重接修复率,在两株细胞间无差别．而ＡＴ细胞对导入的限制性内切酶ＥｃｏＲＶ产生双链断裂质粒ＤＮＡ的重接修复忠实性显著低于ＨｅｌａＳ３ｔｅ胞,表明ＡＴ细胞易发生ＤＮＡ错误修复,这很可能就是ＡＴ细胞高度辐射敏感性的主要原因。     

H_2O_2－Fe~（3＋）所致人淋巴细胞DNA双链断裂损伤

采用脉冲电场凝胶电泳法检测Ｈ２Ｏ２－Ｆｅ（３＋）体系产生的ＯＨ对人淋巴细胞ＤＮＡ的双链断裂损伤．Ｈ２Ｏ２－Ｆｅ（３＋）浓度与ＤＮＡ双链断裂呈明显量效关系;随ＯＨ作用时间延长,细胞ＤＮＡ双链断裂加重;过氧化氢酶对ＯＨ损伤有明显抑制作用．脉冲电场凝胶电泳法可检测到的Ｈ２Ｏ２和ＦｅＣｌ３引起细胞ＤＮＡ双链断裂的最低浓度为０．３ｍｍｏｌ／Ｌ和６μｍｏｌ／Ｌ．     

IER5基因对HeLa细胞辐射敏感性的影响

为寻找放射敏感性基因,采用基因芯片技术筛选出辐射可诱导表达mRNA上调的基因,其中就有IER5．为探索IER5基因的生物学功能及其在宫颈癌放疗中的作用,采用RNA干扰技术构建IER5基因表达抑制的质粒载体并构建IER5-siRNA-HeLa细胞系．对该细胞系与HeLa细胞进行辐射,旨在了解IER5-siRNA-HeLa的细胞生长曲线、细胞周期等实验参数的变化,揭示了IER5基因在辐射诱导中的生物学功能．实验发现,IER5基因表达抑制可提高细胞分裂进入S期与G2-M期的比例,促进细胞分裂,促进细胞生长,提高细胞对辐射的拮抗性,同时发现IER5-siRNA-HeLa细胞在尺寸上大于HeLa细胞．研究表明,IER5基因表达抑制可促使细胞受辐射后发生S期与G2-M期的阻滞,IER5参与辐射细胞周期的调控,对临床宫颈癌放疗有一定的潜在应用价值．     

Polo样激酶1在细胞周期及细胞周期监测点中的功能

Plk1（Polo-like kinase 1）是一类从酵母到人类都高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是真核细胞有丝分裂的重要调控因子.Plk1随有丝分裂进程定位于不同位点,调节分裂期进入、纺锤体形成和胞质分裂等过程.Plk1能够与磷酸化的停靠蛋白结合,从而在不同空间被激活以满足其在细胞周期中的不同功能.Plk1还参与G2和M期DNA损伤监测点的调节,对于DNA损伤恢复后重新进入有丝分裂期是必须的.目前,Plk1的重要功能尤其是在DNA损伤监测点中发挥的重要功能正在被广泛研究.Plk1在多种恶性肿瘤中存在过表达且与肿瘤发生密切相关,对于Plk1功能的深入研究为以Plk1为靶的肿瘤治疗提供理论依据     

组蛋白翻译后修饰与DNA损伤响应蛋白招募的调控

组蛋白翻译后修饰是细胞DNA损伤早期应答反应的重要内涵,一方面是松弛、开放染色质结构的必要分子调节事件,以便DNA损伤响应蛋白能接近DNA损伤位点;另一方面直接参与DNA损伤修复蛋白招募过程的调控。综述了在DNA损伤信号激发下,发生的组蛋白主要修饰类型,异组蛋白H2AX、H2A.Z在DNA损伤部位与组蛋白置换,及其对DNA损伤响应蛋白招募的调节作用和机制。     

6-溴异香兰素BVAN08诱发肝癌细胞HepG2纺锤体损伤和有丝分裂灾变死亡

研究香兰素衍生物中的6.溴异香兰素(BVAN08)对细胞纺锤体结构的影响及诱发灾变死亡的相关机制,为开发该化合物为新的抗癌药物提供理论依据.通过光学显微镜观察BvAN08作用后细胞形态学变化,流式细胞术检测细胞周期,纺锤体功能检测点实验和原位免疫荧光杂交实验分析细胞有丝分裂进程和纺锤体结构.western印记检测BVAN08作用后相关蛋白质的变化.结果表明20～60 μmol/L BVAN08作用后,HepG2细胞变圆不再贴壁生长、随后脱落死亡,具有浓度依赖性量效关系;明显诱导细胞G2/M期阻滞、导致细胞有丝分裂指数升高,并出现大量的非二倍体和多倍体细胞;破坏细胞纺锤体的结构,多中心体细胞显著增加;该化合物促使细胞周期转录调节因子FoxM1及其下游靶分子细胞周期蛋白B1和CdK1的降解、阻止有丝分裂过程而导致有丝分裂灾变死亡.研究揭示BVAN08通过破坏纺锤体结构、诱发M期阻滞,导致细胞有丝分裂灾变死亡,FoxM1失活可能参与其作用机制.