心脑血管药理、食管癌放疗增敏研究dna损伤反应最终.ppt

心心脑脑血管血管药药理、食管癌放理、食管癌放疗疗增敏研究增敏研究dna损伤损伤反反应应最最终终电离辐射损伤的主要靶点?放射性同位素的毒性取决于其在亚细胞结构的分布细胞各部分的辐射剂量*（Gy）细胞核细胞浆细胞膜伴刀豆球蛋白*这三种治疗均给与杀死50%CHO细胞的剂量，然后计算细胞核、细胞浆和细胞膜的吸收辐射剂量。3H-胸苷与DNA结合，125I-伴刀豆球蛋白与细胞膜结合。细胞核的受量是恒定的，故与细胞杀伤相关，细胞浆和细胞膜的剂量与杀伤无关。电离辐射损伤的主要靶点?DNA 损伤效应损伤效应磷酸化的脱氧核糖骨架腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶鸟嘌呤胞嘧啶 DNA 的内源性损伤每个人体细胞每天发生:50,000 单链断裂10,000 去嘌呤600 去氨基2000 氧化碱基损伤5000 烷化损伤10 DNA交联10 双链断裂电离辐射损伤 DNA是初始靶1Gy 低 LET X射线产生:1000 单链断裂40 双链断裂1000 碱基改变电离辐射与紫外线比较1000000个二聚体形成=40个双链断裂多发损伤位点 被修复的唯一分子Protein DNA 转录翻译RNA DNADNA 修复与癌症1.大多数抗癌剂通过损伤DNA发挥作用2.DNA损伤效应影响放射敏感性Human tumor cellsHuman fibroblasts024681012Dose(Gy)0.0010.010.11Surviving fraction024681012Dose(Gy)0.0010.010.11Surviving fractionDNA 损伤效应：基本途径效应器感受器传感器/介质庞大的激酶:ATM/ATR/DNA-PKcs(SCID gene)cdc25A,C/BRCA1/Chk1,2/cohesin早期凋亡细胞周期检验点基因表达DNA修复生物学通路辐射的初始细胞效应 损伤感受器DNA损伤感受器损伤信号途径效应器途径检验点DNA修复细胞死亡感受器ATM-PIKK 激酶-共济失调毛细血管扩张综合征患者中突变-患者对辐射敏感-被DNA损伤(DSB)活化,磷酸化很多蛋白MRN-对ATM活化、募集很重要-参与处理损伤-核酸酶活性DNAPKcs-PIKK激酶-被DNA损伤(DSB)活化-直接参与修复Ku-DNA 末端结合蛋白-识别损伤，募集 DNAPKcsATR-PIKK激酶-ATM 和rad3 相关激酶-不参与识别 DSB-对复制应激、延缓复制叉很重要-常在DSB修复期活化电离辐射诱发灶-IRIFABCD0Gy1Gy2Gy4Gy-H2AXDNADose(Gy)0 1 2 4406020 0 H2AX foci per nucleusIRIF照射后迅速形成 几分钟在损伤部位发生诱发灶可扩大至断点周围的广大区域为信号传导和DNA修复创建了平台电离辐射诱发灶-IRIF1)信号途径信号途径 细胞死亡细胞死亡G1 关卡和早期凋亡前凋亡基因(BAX)早期凋亡死亡几分钟1小时几小时2)信号途径信号途径 检验点检验点细胞周期每个时相都有检验点检验点DNA损伤?营养?生长因子?细胞周期进程辐射诱导4个明显的检验点SLOWG1检验点和早期凋亡CDK4/6D阻滞适用于在适用于在G1时相时相被照射的细胞被照射的细胞PS-时相检验点P感受器:ATM传感器:Chk2(Chk1)效应器:Cdc25a无活性活性细胞周期进程适用于在适用于在S时相被照射的细胞时相被照射的细胞S-时相检验点辐射抗拒的DNA合成(RDS)NormalDoseDNA SynthesisATG2早期检验点Mitosis活化的 MPFP感受器:ATMATR信号传导:Chk2Chk1效应器:Cdc25c未活化的 MPF细胞在 G2期受照射 阻止进入有丝分裂期14-3-3G1,S 和 G2 早期检验点照射后被迅速活化阻止细胞进入下一个细胞周期时相对内源性放射敏感性不重要对单次剂量!在癌症中经常改变对避免突变很重要照射后肿瘤细胞和正常细胞的增殖不同参与早期衰老的活化G2晚期检验点Mitosis活化的MPFP感受器:ATR信号传导:Chk1效应器:Cdc25c未活化的 MPF细胞在 G1/S期受照射 积聚在 G2期14-3-3G2晚期检验点并非初始 DDR的组成部分在照射后数小时变得显著G1,S和G2 时相照射受损的细胞进入有丝分裂期活化检测点保护作用：防止有丝分裂失败对放射敏感性重要检验点和放射敏感性检验点缺失影响照射后肿瘤细胞增殖影响分次照射中细胞周期再分布，由于检验点缺失，肿瘤细胞照射后周期再分布有所不同3)DNA修复修复X线线氧自由基氧自由基烷化剂烷化剂自发反应自发反应紫外线紫外线多环芳香烃多环芳香烃X线线抗肿瘤药抗肿瘤药复制错误复制错误尿嘧啶脱碱基位点尿嘧啶脱碱基位点8氧鸟嘌呤氧鸟嘌呤单链断裂单链断裂加合物加合物CPD链间交联链间交联双键断裂双键断裂碱基剪切修复（碱基剪切修复（BER)A-G错配错配T-C错配错配插入插入缺失缺失核苷剪切修复（核苷剪切修复（NER)重组修复重组修复（HR，EJ)错配修复错配修复DNA 修复 与分割分割效应主要源于 DNA修复 恢复时间与修复时间相似n=1n=2双链断裂的修复双链断裂的修复同源重组(HR)非同源末端连接(NHEJ)非同源末端连接（NHEJ）重新连接插入、删除，连接同源重组（HR）33连接分子形成修复 DNA合成中间物降解，形成新连接HR 和 NHEJ细胞周期依赖的同源重组修复G 1G 2同源重组修复需要同源模版Not in mammalian cells同源重组（HR）非同源末端连接（NHEJ）G2SG1M细胞周期中的DNA修复 S 期细胞因同源重组而对辐射较为抗拒期细胞因同源重组而对辐射较为抗拒HR 和 NHEJNHEJ修复 80%的双链断裂对放射敏感性很重要易出现错误存在于整个周期在所有细胞中类似HR修复20%的双链断裂对放射敏感性不重要不出现错误存在于S 和 G2期 是细胞周期敏感性改变的原因在不同细胞系区别大(干细胞中比例高)在癌细胞中普遍缺失FANCD2 和BRCA2影响HR修复子修复子的募集作用HRFanD2BRCA1 协助HR修复子募集蛋白同源重组-HR双链断裂的精确修复双链断裂的精确修复需要一个姐妹染色单体做需要一个姐妹染色单体做未受损模板未受损模板非同源末端连接非同源末端连接Surviving fractionDose(Gy)DNA-PK缺失小鼠的所有肿瘤都对辐射敏感末端连接缺失导致极其的放射敏感临床：DNA修复抑制剂 BRCA 肿瘤 同源重组 PARP(碱基切除修复)DNA损伤反应总结损伤反应总结双链断裂是电离辐射产生的最重要损伤双链断裂能被 ATM 和 MRN识别凋亡(罕见)检验点激活DNA 修复修复需要庞大的修复系统，包括许多蛋白NHEJ(DNAPKcs,Ku70/80,Artemis,XRCC4,Ligase)HR(BRCA1/2,Rad51/52,FANCD2)DNA修复系统的功能障碍导致极度的放射敏感