DNA损伤修复与抗肿瘤药物研究ppt课件.ppt

冯冰虹教授 DNA损伤修复与抗肿瘤药物研究2 2基因突变（genemutation）:在生物在生物进进化化过过程中，由于生物体内外程中，由于生物体内外环环境多境多种因素的影响，使种因素的影响，使遗传遗传物物质质的的结结构改构改变变而引起而引起遗传遗传信息的改信息的改变变，均可称，均可称为为突突变变。从分子水平来看，突从分子水平来看，突变变主要表主要表现为现为DNADNA分子分子上碱基的改上碱基的改变变。在复制在复制过过程中程中发发生的生的DNADNA突突变变称称为为DNADNA损伤损伤（DNAdamageDNAdamage）。）。突变的意义3 3（一）突（一）突变变是是进进化、分化的分子基化、分化的分子基础础。（二）只有基因型改（二）只有基因型改变变，而无可察，而无可察觉觉表型改表型改变变的的突突变变（基因多（基因多态态性：用于描述个体之性：用于描述个体之间间的的基因型差基因型差别现别现象）。象）。（三）致死性的突（三）致死性的突变变（利用此特性消（利用此特性消灭灭有害病原有害病原体）。体）。（四）突（四）突变变是某些疾病的是某些疾病的发发病基病基础础。4 4第一第一节 DNA损伤的因素和的因素和类型型一、引起DNA损伤的因素5 5*紫外紫外线照射照射*电离离辐射射自自发突突变：频率：率：10-9*5-溴尿溴尿嘧啶(5-BU)*羟胺胺*亚硝酸硝酸盐*氮芥氮芥类物理物理生物生物化学化学诱变因素因素病毒等病毒等DNA损伤的后果信号传导异常长时辰效应长时辰效应老化肿瘤疾病DNA DNA 修复机制修复机制短期效应短期效应异常增生和代谢生理功能紊乱细胞死亡细胞增殖减少基因表达异常基因组不稳定6 6（一）DNA的自发性损伤7 71、DNA的复制的复制错误2、DNA的修复合成的修复合成 修修复复系系统将将DNA损伤部部位位的的一一段段DNA切切除除，再再以以互互补链为模模板板重重新新合合成成DNA，又又称称DNA非程序合成非程序合成。3、碱基的自、碱基的自发突突变脱氨基脱氨基:A、G、C环外氨基外氨基丢失失碱基碱基丢失失:无碱基位点无碱基位点(AP部位部位)4、正常代、正常代谢产物物对DNA的的损伤氧自由基氧自由基造成造成DNA链断裂断裂（二）环境造成的DNA损伤8 81、紫外、紫外线引起的引起的DNA损伤 UVT G A A C CA C T T G G胸腺胸腺嘧啶二聚体二聚体DNA之之间交交联DNA与蛋白与蛋白质交交联DNA链断裂断裂9 92、电离离辐射引起射引起DNA损伤（1）导致碱基致碱基变化化 主主要要由由OH自自由由基基引引起起，包包括括DNA链上上碱碱基基氧氧化化修修饰、过氧氧化化物物形形成成、碱基碱基环的破坏和脱落等。的破坏和脱落等。（2）导致脱氧核糖致脱氧核糖变化化 脱脱氧氧核核糖糖上上每每个个碳碳原原子子和和羟基基上上氢都都能能与与OH反反应,导致致脱脱氧氧核糖分解，最核糖分解，最终引起引起DNA链断裂断裂（3）导致致DNA链断裂断裂 可可使使脱脱氧氧核核糖糖破破坏坏或或磷磷酸酸二二酯键断断开开而而导致致DNA链断断裂裂。有有单链断裂、双断裂、双链断裂等不同形式。断裂等不同形式。（4）引起）引起DNA链交交联 DNA-DNA交交联、DNA-蛋蛋白白质交交联。是是细胞胞受受电离离辐射射后后在在显微微镜下看到的染色体畸下看到的染色体畸变的分子基的分子基础10103、烷化化剂引起引起DNA损伤（1）导致碱基致碱基烷基化基化 G的的N7和和A的的N3最最容容易易烷基基化化，G的的N7被被烷基化后改与基化后改与T配配对，G-CA-T（2）导致碱基脱落致碱基脱落 G烷基基化化后后的的糖糖苷苷键不不稳定定，易易脱脱落落形形成成DNA上上无无碱碱基基位位点点，复复制制时可插入任何核苷酸，使序列改可插入任何核苷酸，使序列改变。（3）导致致DNA链断裂断裂 磷磷酸酸二二酯键上上的的O易易烷基基化化，形形成成不不稳定定的的磷磷酸酸三三酯键，糖糖与与磷磷酸酸间发生水解，生水解，DNA链断裂。断裂。（4）引起）引起DNA链交交联单功能基功能基烷化化剂：甲基甲：甲基甲烷碘酸碘酸双功能基双功能基烷化化剂：DNA链内、内、链间、以及与蛋白以及与蛋白质的交的交联 氮氮芥芥、硫硫芥芥；环磷磷酰胺胺；二二乙乙基基亚硝酸硝酸11114、碱基、碱基类似物、修似物、修饰剂引起碱基引起碱基对的改的改变（1）碱基）碱基类似物用作促突似物用作促突变剂或抗癌或抗癌药物物 5-氟氟尿尿嘧啶（5-FU）、5-溴溴尿尿嘧啶（5-BU）、2-氨基腺氨基腺嘌呤（呤（2-AP）。）。（2）某些化学物）某些化学物质能能专一修一修饰DNA链上碱基上碱基亚硝酸硝酸盐：使：使C脱氨脱氨变成成U，经复制使复制使G-CA-T羟胺：使胺：使T脱甲基脱甲基变成成C，结果果A-T G-C黄曲霉素黄曲霉素B：专一攻一攻击DNA上碱基，上碱基，导致序列致序列变化化这些均些均为诱发突突变的化学的化学诱变剂或致癌或致癌剂二、二、DNADNA损伤损伤的的类类型型1212单点突点突变、多点突、多点突变转换、颠换链内共价交内共价交联链间共价交共价交联电离离辐射、某些化学射、某些化学试剂使使链内磷酸二内磷酸二酯键断裂断裂DNA重重组DNA损伤碱基突碱基突变DNA链断裂断裂DNA链交交联插入或缺失插入或缺失单个碱基、多个碱基、个碱基、多个碱基、一段序列的插入或缺失一段序列的插入或缺失DNA分子内分子内发生生较大片大片段的交段的交换。1.1.碱基和糖基破坏碱基和糖基破坏 损伤因素损伤因素酸、热去嘌呤作用、碱基修饰剂、自由基、酸、热去嘌呤作用、碱基修饰剂、自由基、活性氧、紫外线活性氧、紫外线损伤类型损伤类型碱基丢失碱基丢失/插入、碱基置换、插入、碱基置换、DNADNA片段缺失片段缺失/插入插入13132.2.错配错配损伤因素损伤因素 碱基类似物、碱基修饰剂、自发脱氨基碱基类似物、碱基修饰剂、自发脱氨基常见错配类型常见错配类型UTUT14143.DNA3.DNA链断裂链断裂 损伤因素损伤因素 电离辐射、化学物质诱导电离辐射、化学物质诱导 损伤类型损伤类型单链断裂、双链断裂（最严重损伤，不能单链断裂、双链断裂（最严重损伤，不能原位修复，易致畸原位修复，易致畸)15154.DNA4.DNA交联交联 化学物质诱导化学物质诱导化学物质诱导化学物质诱导(如丝裂霉素如丝裂霉素如丝裂霉素如丝裂霉素)损伤因素损伤因素损伤类型损伤类型 链内交联链内交联 同一同一DNADNA链上碱基共价结合链上碱基共价结合 嘧啶二聚体嘧啶二聚体DNADNA链上相邻的两个嘧啶碱链上相邻的两个嘧啶碱 基之间共价结合，形式有基之间共价结合，形式有TTTT、CTCT、CCCC链间交联链间交联 不同不同不同不同DNADNADNADNA链之间的碱基共价结链之间的碱基共价结链之间的碱基共价结链之间的碱基共价结合合合合DNA-DNA-蛋白质交联蛋白质交联DNADNADNADNA与蛋白质以共价键结合与蛋白质以共价键结合与蛋白质以共价键结合与蛋白质以共价键结合1616DNA交联示意图1717第二节第二节 DNADNA损伤的修复的机制损伤的修复的机制1818常见的DNA损伤及其修复机制DNADNA损伤因素损伤因素 DNADNA损伤类型损伤类型修复机制修复机制X射线、氧自由基、烷化剂 自发脱碱基单链断裂、无碱基位点、氧化性碱基（如8-氧鸟嘌呤）脲嘧啶碱基切除修复紫外线和多环芳烃环丁烷嘧啶二聚体等大的紫外线光产物和稳定的多环芳烃化合物等大分子DNA加合物核苷酸切除修复抗癌药（如顺铂和丝裂霉素）双链断裂和链间交联双链断裂修复（同源重组修复和末端连接）复制错误和烷化剂碱基错配和缺失（插入）错配修复1919修复修复(repairing(repairing)是对已发生分子改变的补偿措施，使其是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。回复为原有的天然状态。光修复光修复(light repairing)(light repairing)切除修复切除修复(excision repairing)(excision repairing)重组修复重组修复(recombination repairing)(recombination repairing)SOSSOS修复修复 错配修复错配修复修复的主要类型修复的主要类型一、一、DNADNA损伤的修复的概念和类型损伤的修复的概念和类型2020二、二、DNADNA损伤的修复的机制损伤的修复的机制光复活酶与光复活酶与DNADNA链上嘧啶二聚体部位结合链上嘧啶二聚体部位结合 受波长为受波长为260-380 nm260-380 nm的近紫外线的近紫外线作用激活使二聚体解聚作用激活使二聚体解聚 酶从酶从DNADNA链上解离，链上解离，DNADNA恢复正常结构恢复正常结构 （一）回复修复（一）回复修复 酶学光复活酶学光复活2121光修复酶光修复酶(photolyase)UV22222323 嘌呤直接插入嘌呤直接插入 O O6 6-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤-DNA-DNA的甲基转移的甲基转移 单链重接（单链断裂修复）单链重接（单链断裂修复）24242024/3/18 2024/3/18 周一周一252525（二）（二）切除修复切除修复 定义定义 在多种酶的作用下，先将损伤区域切除，然在多种酶的作用下，先将损伤区域切除，然后利用互补链为模板，合成一段正确配对的碱后利用互补链为模板，合成一段正确配对的碱基顺序来修补基顺序来修补切除过程切除过程 切除方式切除方式碱基切除修复、核苷酸切除修复碱基切除修复、核苷酸切除修复碱基切除修复、核苷酸切除修复碱基切除修复、核苷酸切除修复识别并切除识别并切除修复合成并连接修复合成并连接26262.12.1碱基切除修复（碱基切除修复（base-excision repair,BERbase-excision repair,BER）所有细胞中都带有能识别受损核酸位点的所有细胞中都带有能识别受损核酸位点的糖苷水解酶，它能特异性切除受损核苷酸糖苷水解酶，它能特异性切除受损核苷酸上的上的N-N-糖苷键，在糖苷键，在DNADNA链上形成去嘌呤链上形成去嘌呤或去嘧啶位点（或去嘧啶位点（APAP位点）。位点）。2727vDNADNA分子中一旦产生了分子中一旦产生了APAP位点，位点，APAP核酸内切核酸内切酶就会把受损核苷酸的糖苷酶就会把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，并磷酸键切开，并移去包括移去包括APAP位点核苷酸在内的小片段位点核苷酸在内的小片段DNADNA，由，由DNADNA聚合酶聚合酶I I合成新的片段，最终由合成新的片段，最终由DNADNA连接酶连接酶把两者连成新的被修复的把两者连成新的被修复的DNADNA链链碱基切除修碱基切除修复复(base-excision repair)(base-excision repair)。2828.糖甘水解酶识别改变了的碱基，把碱基从糖甘水解酶识别改变了的碱基，把碱基从N-N-糖苷键处切下来，在糖苷键处切下来，在DNADNA链上形成去嘌呤或去链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为嘧啶位点，统称为APAP位点。位点。2929由由APAP磷酸内切酶将受损核磷酸内切酶将受损核甘酸的糖苷甘酸的糖苷-磷酸键切开磷酸键切开533030DNADNA连接酶连接连接酶连接利用利用DNADNA聚聚合酶合酶I I在切在切除损伤部除损伤部位，补上位，补上核苷酸核苷酸31312024/3/18 2024/3/18 周一周一323232 核苷酸切除核苷酸切除被切除的不是单个碱基，而是一段寡核苷酸。被切除的不是单个碱基，而是一段寡核苷酸。是细胞内更为重要的一种修复方式是细胞内更为重要的一种修复方式 切除修复的特点切除修复的特点是是DNADNA修复的一种普遍形式修复的一种普遍形式33332.22.2核苷酸切除修复（核苷酸切除修复（Nucleotide Nucleotide excision repair,NERexcision repair,NER）是机体正常细胞针对是机体正常细胞针对DNADNA链上较大损伤的修链上较大损伤的修复过程，它由多种复过程，它由多种DNADNA修复酶组成。修复酶组成。34342.22.2核苷酸切除修复（核苷酸切除修复（Nucleotide Nucleotide excision repair,NERexcision repair,NER）损伤发生后，首先由损伤发生后，首先由DNADNA切割酶切割酶(excinuclease)(excinuclease)在己损伤的核苷酸在己损伤的核苷酸5 5和和3 3位分别切开磷酸糖苷键，位分别切开磷酸糖苷键，产生一个由产生一个由12121313个核苷酸个核苷酸(原核生物原核生物)或或27272929个核苷酸个核苷酸(人类或其他高等真核生物人类或其他高等真核生物)的的小片段，小片段，移去小片段后由移去小片段后由DNADNA聚合酶聚合酶(原核原核)或或（真（真核核)合成新的片段，并由合成新的片段，并由DNADNA连接酶完成修复连接酶完成修复中的最后一道工序。中的最后一道工序。3535识别损伤部位识别损伤部位损伤的两边切除几个核苷酸损伤的两边切除几个核苷酸DNA DNA 聚合酶以母链为聚合酶以母链为模板复制合成新子链模板复制合成新子链DNADNA连接酶将切口补平连接酶将切口补平3636（三）（三）重组修复重组修复 定义定义重组酶系将未受损伤的重组酶系将未受损伤的DNADNA片段移到损伤部位，片段移到损伤部位，提供正确的模板，进行修复提供正确的模板，进行修复分类分类 同源性重组同源性重组 两段双链两段双链DNADNA同源性大于同源性大于200 bp200 bp，大肠杆菌及酵母，大肠杆菌及酵母中中Rec ARec A蛋白、人细胞中蛋白、人细胞中Rad51Rad51是关键是关键非同源性重组非同源性重组 同源性低，同源性低，DNADNA双链断裂的主要修复方式，关键双链断裂的主要修复方式，关键分子是分子是DNA-PKDNA-PK及及XRCC4XRCC4，非精确修复，非精确修复37372024/3/18 2024/3/18 周一周一383838复制中出现损伤重组修复DNA聚合酶填补缺损39392024/3/18 2024/3/18 周一周一404040（四）错配修复（四）错配修复（mismatch repairmismatch repair，MMRMMR）DNA DNA DNA DNA 错配修复是细胞复制后的一种修复机制错配修复是细胞复制后的一种修复机制错配修复是细胞复制后的一种修复机制错配修复是细胞复制后的一种修复机制,具具具具有维持有维持有维持有维持DNA DNA DNA DNA 复制保真度复制保真度复制保真度复制保真度,控制基因变异的作用。控制基因变异的作用。控制基因变异的作用。控制基因变异的作用。l错配修复实际上是一种特殊的核苷酸切除修复，错配修复实际上是一种特殊的核苷酸切除修复，错配修复实际上是一种特殊的核苷酸切除修复，错配修复实际上是一种特殊的核苷酸切除修复，它专门用来修复在它专门用来修复在它专门用来修复在它专门用来修复在DNADNADNADNA复制中出现的新合成复制中出现的新合成复制中出现的新合成复制中出现的新合成DNADNADNADNA链链链链上的错配的碱基。但如何避免将上的错配的碱基。但如何避免将上的错配的碱基。但如何避免将上的错配的碱基。但如何避免将DNADNADNADNA链上正确的链上正确的链上正确的链上正确的碱基切除呢？这就需要将碱基切除呢？这就需要将碱基切除呢？这就需要将碱基切除呢？这就需要将old strand old strand old strand old strand 和和和和new new new new strandstrandstrandstrand区分开来。区分开来。区分开来。区分开来。4141u原核生物利用甲基化区分原核生物利用甲基化区分old old strand strand 和和new strandnew strand，因此原核细胞，因此原核细胞中的错配修复也称甲基化指导的错配中的错配修复也称甲基化指导的错配修复（修复（methyl-directed mismatch methyl-directed mismatch repairrepair）。）。4242u错配修复系统识别母链靠错配修复系统识别母链靠DamDam甲基化酶甲基化酶（Dam methylaseDam methylase），它能使位于），它能使位于5 5GATCGATC序列中序列中A A的的N6N6位甲基化。一旦复制叉通过复位甲基化。一旦复制叉通过复制起始位点，母链就会在开始制起始位点，母链就会在开始DNADNA合成前的合成前的一小点时间（几秒钟至几分钟）内被甲基一小点时间（几秒钟至几分钟）内被甲基化。刚合成的化。刚合成的DNADNA新链上的新链上的GATCGATC序列还没有序列还没有来得及甲基化，而作为模板的来得及甲基化，而作为模板的old strandold strand早已被甲基化了，利用这种差别区分早已被甲基化了，利用这种差别区分old old strand strand 和和 new strandnew strand。4343此后，一旦发现错配碱基，错配修复系统此后，一旦发现错配碱基，错配修复系统就会根据就会根据“保存母链，修正子链保存母链，修正子链”的原则，的原则，找出错误碱基所在的找出错误碱基所在的DNADNA链即将未甲基化的链即将未甲基化的链切除，并以甲基化的链为模板进行修复链切除，并以甲基化的链为模板进行修复合成。合成。GATCGATC中中A A甲基化与否常用来区别新合成的链甲基化与否常用来区别新合成的链（未甲基化）和模板链（甲基化）（未甲基化）和模板链（甲基化）。这一这一区别很重要区别很重要 4444错配修复（错配修复（mismatch repairmismatch repair）DamDamDamDam甲基化酶使母链位于甲基化酶使母链位于甲基化酶使母链位于甲基化酶使母链位于5 5 5 5GATCGATCGATCGATC序列中腺苷酸序列中腺苷酸序列中腺苷酸序列中腺苷酸甲基化甲基化甲基化甲基化甲基化紧随在甲基化紧随在甲基化紧随在甲基化紧随在DNADNADNADNA复制之后进行复制之后进行复制之后进行复制之后进行根据复制叉上根据复制叉上根据复制叉上根据复制叉上DNADNADNADNA甲基化程度，切除尚未甲基化甲基化程度，切除尚未甲基化甲基化程度，切除尚未甲基化甲基化程度，切除尚未甲基化的子链上的错配碱基的子链上的错配碱基的子链上的错配碱基的子链上的错配碱基通过通过通过通过3 3 3 3个蛋白质（个蛋白质（个蛋白质（个蛋白质（MutSMutSMutSMutS、MutHMutHMutHMutH和和和和MutLMutLMutLMutL）校正）校正）校正）校正 4545 根据母链甲基化原则找出错配碱基的示意图根据母链甲基化原则找出错配碱基的示意图1.MutSMutS发现错配碱基发现错配碱基2.2.在水解在水解ATPATP的作用下，的作用下，MutSMutS，MutLMutL与碱基错配与碱基错配点的点的DNADNA双链结合双链结合3.MutS-MutL3.MutS-MutL在在DNADNA双链双链上移动，发现甲基化上移动，发现甲基化DNADNA后由后由MutHMutH切开非甲切开非甲基化的子链基化的子链4646 甲基化指导的错配修复示意图甲基化指导的错配修复示意图错配碱基位于错配碱基位于切口切口3 3下游下游端端，错配碱基位于错配碱基位于切口切口5 5上游端，上游端，4747（五）（五）SOSSOS修复修复 定义定义 DNADNA损伤时应急产生的修复作用，解除损伤时应急产生的修复作用，解除修复系统抑制，使其产物修复系统抑制，使其产物 (多种修复蛋白多种修复蛋白)参与修复参与修复4848SOSSOS修复中修复中LexA-RecALexA-RecA操纵子的作用机理操纵子的作用机理4949当细菌当细菌DNADNA遭到破坏时，细菌细胞内会启动一遭到破坏时，细菌细胞内会启动一个被称为个被称为SOSSOS的诱导型的诱导型DNADNA修复系统。修复系统。在正常情况下，在正常情况下，DNADNA损伤的修复基因的操纵子损伤的修复基因的操纵子被被LexALexA蛋白所阻遏。蛋白所阻遏。SOSSOS修复系统受到修复系统受到LexALexA阻阻遏蛋白的抑制，平时该蛋白表达水平很低。遏蛋白的抑制，平时该蛋白表达水平很低。SOSSOS体系的诱导表达过程其实就是体系的诱导表达过程其实就是LexALexA阻遏蛋阻遏蛋白从这个基因的上游调控区移开的过程。白从这个基因的上游调控区移开的过程。阻遏蛋白阻遏蛋白LexALexA的降解与细菌中的的降解与细菌中的SOSSOS应答应答5050当有紫外线照射时，细菌体内的当有紫外线照射时，细菌体内的RecARecA蛋白水蛋白水解酶被激活，催化解酶被激活，催化LexALexA阻遏蛋白裂解失活，阻遏蛋白裂解失活，从而导致与从而导致与DNADNA损伤修复有关的基因表达。损伤修复有关的基因表达。RecARecA蛋白：是蛋白：是SOSSOS反应的最初的发动因子。在反应的最初的发动因子。在单链单链DNADNA和和ATPATP存在时，存在时，RecARecA蛋白被激活，表蛋白被激活，表现出水解酶活性，分解现出水解酶活性，分解LexALexA阻遏物。阻遏物。5151v表达表达RecARecA蛋白与这些缺口处单链蛋白与这些缺口处单链DNADNA相结相结合，被激活成蛋白酶。具有蛋白酶活性的合，被激活成蛋白酶。具有蛋白酶活性的RecARecA蛋白将蛋白将LexALexA蛋白切割成没有阻遏作用的蛋白切割成没有阻遏作用的和具有与操纵区和具有与操纵区DNADNA结合活性的两个片段，结合活性的两个片段，导致导致SOSSOS体系的高效表达，使体系的高效表达，使DNADNA得以修复。得以修复。5252SOS反应反应 SOS基因基因紫外线紫外线激活激活Rec ALex A阻遏蛋白阻遏蛋白 与与DNA 损伤修复有损伤修复有关的酶和蛋白质关的酶和蛋白质基因基因表达表达Lex A阻遏蛋白阻遏蛋白操纵序列操纵序列DNA5353 当修复完成后，活化信号消失，当修复完成后，活化信号消失，RecARecA蛋白回复到非蛋白水解酶的形式，蛋白回复到非蛋白水解酶的形式，LexALexA蛋白开始逐步积累，并重新建立起蛋白开始逐步积累，并重新建立起阻遏。阻遏。RecARecA蛋白的合成停止，蛋白的合成停止，DNADNA恢复复恢复复制，制，RecARecA蛋白被稀释到原来的本底水平。蛋白被稀释到原来的本底水平。5454三、三、DNA DNA 修复的细胞周期修复的细胞周期检查点控检查点控制制真核生物细胞真核生物细胞DNADNA受到损伤时细胞除了诱导受到损伤时细胞除了诱导修复基因的转录外，还可暂时阻断细胞周期，修复基因的转录外，还可暂时阻断细胞周期，防止受损防止受损DNADNA继续复制，如无法修复，则可诱导继续复制，如无法修复，则可诱导细胞进入凋亡。这些都是细胞通过细胞周期检细胞进入凋亡。这些都是细胞通过细胞周期检查点控制（查点控制（checkpoint controlcheckpoint control，又称关卡控，又称关卡控制）对制）对DNADNA损伤的应答反应。损伤的应答反应。5555 酵母酵母细胞的细胞周期检查点控制机制细胞的细胞周期检查点控制机制DNA损伤在S期DNA损伤在G1和G2期G1SG2MPOL2RFC5DPB11RAD9RAD17RAD24MEC3MEC1,TEL1RAD535656哺乳类动物的细胞周期检查点控制机制哺乳类动物的细胞周期检查点控制机制DNA损伤P21Gadd45BaxP53CDK/cyclinGadd45Gadd45-PCNABlockingcellcycleExcisionrepairingCellapoptosis5757四、DNA损伤应答的研究进展 （一）乙酰转移酶（一）乙酰转移酶（一）乙酰转移酶（一）乙酰转移酶 T i p 6 0T i p 6 0在在在在 DNADNA损伤应答中作用的研究进展损伤应答中作用的研究进展损伤应答中作用的研究进展损伤应答中作用的研究进展 T i p 6 0(T a t i n t e r a c t i v e p r o t e i n)T i p 6 0(T a t i n t e r a c t i v e p r o t e i n)是进化上极为保守的乙酰转移酶，是进化上极为保守的乙酰转移酶，是进化上极为保守的乙酰转移酶，是进化上极为保守的乙酰转移酶，它在细胞周期阻滞、它在细胞周期阻滞、它在细胞周期阻滞、它在细胞周期阻滞、凋亡、凋亡、凋亡、凋亡、D N AD N A损伤修复等众多生理学过程中都发挥着重要的作用。损伤修复等众多生理学过程中都发挥着重要的作用。损伤修复等众多生理学过程中都发挥着重要的作用。损伤修复等众多生理学过程中都发挥着重要的作用。作为许多转录因子的共调节因子，作为许多转录因子的共调节因子，作为许多转录因子的共调节因子，作为许多转录因子的共调节因子，T i p 6 0 T i p 6 0 既可以激活也可以抑制特定基因的转录。当发生既可以激活也可以抑制特定基因的转录。当发生既可以激活也可以抑制特定基因的转录。当发生既可以激活也可以抑制特定基因的转录。当发生D N AD N A损伤时，损伤时，损伤时，损伤时，它被招募到损伤位点，它被招募到损伤位点，它被招募到损伤位点，它被招募到损伤位点，参与参与参与参与D N AD N A损损损损 伤应答的感受、伤应答的感受、伤应答的感受、伤应答的感受、信号转导和修复过程中。信号转导和修复过程中。信号转导和修复过程中。信号转导和修复过程中。除此之外，除此之外，除此之外，除此之外，T i p 6 0T i p 6 0还与许多病理过程有关，还与许多病理过程有关，还与许多病理过程有关，还与许多病理过程有关，尤其是在肿瘤发生中起着关键作用。尤其是在肿瘤发生中起着关键作用。尤其是在肿瘤发生中起着关键作用。尤其是在肿瘤发生中起着关键作用。5858 T i p 6 0T i p 6 0可以可以可以可以p 5 3p 5 3依赖和不依赖两种方式参与依赖和不依赖两种方式参与依赖和不依赖两种方式参与依赖和不依赖两种方式参与 D N AD N A损伤应答损伤应答损伤应答损伤应答：5959（二）调控（二）调控 D N A损伤修复基因的损伤修复基因的miRNA606061616262第三节第三节 DNADNA损伤和修复的基因损伤和修复的基因6363一、甲基化损伤修复相关基因一、甲基化损伤修复相关基因甲基转移酶（MGMT）把O6-甲基鸟嘌呤的甲基转移到自身的半胱氨酸残基上，修复甲基化的DNA。MGMT突变可作为甲基化损伤的基因型标记物。6464二、切除修复相关的酶和基因二、切除修复相关的酶和基因尿嘧啶糖基化酶为主要的始动因素，可作为DNA损伤的生物标记物。大肠杆菌Uvr基因家族、人ecrr基因和切除修复基因等6565三、错配修复相关基因三、错配修复相关基因MSH2、MLH1等蛋白参与错配修复，而错配修复的缺陷往往是癌变的第一步。错配修复基因：Muthls系统、人类的hmsh2/3、hpmsl1/2、Mutsa、msh6。错配修复基因的微卫星序列的不稳定性（microsatelliteinstability，MI）6666四、四、DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶参与辐射损伤和化学损伤的修复，并对细胞的生长具有调节作用。DNA聚合酶 的突变可导致碱基切除修复功能的缺陷。6767五、五、DNA加合物加合物英文名称：DNAadduct定义：DNA分子与化学诱变剂间反应形成的一种共价结合的产物。这种结合激活了DNA的修复过程。如果这种修复不是发生在DNA复制前，会导致核苷酸的替代、缺失和染色体的重排。DNA加合物可作为DNA损伤的暴露标记物和效应标记物，其去除的速度也可作为DNA修复功能的生物标记物。6868DNA损伤和修复的生物学意义损伤和修复的生物学意义避免基因组的不稳定性、癌症和细胞死亡是至关重要的。DNA修复途径可以识别和修复特异的DNA损伤，保证生物物种的遗传稳定性。6969第四节 与DNA修复有关的人类遗传疾病着着色性色性干干皮病皮病(Xeroderma pigmentosum)布布伦伦氏症候群氏症候群(Blooms syndrome)遗传遗传性大性大肠肠癌癌(Hereditary nonpolyposis colon cancer；HNPCC)70707171着着色性色性干干皮病皮病(Xeroderma pigmentosum)是一种隐性遗传性疾病，有些呈性联遗传。因核是一种隐性遗传性疾病，有些呈性联遗传。因核酸内切酶异常造成酸内切酶异常造成DNADNA修复障碍所致。临床以光修复障碍所致。临床以光暴露部位色素增加和角化及癌变为特征。暴露部位色素增加和角化及癌变为特征。1.1.幼年发病，常有家族发病史。幼年发病，常有家族发病史。2.2.面部等暴露部位出现红斑、褐色斑点及斑片，面部等暴露部位出现红斑、褐色斑点及斑片，伴毛细血伴毛细血 管扩张，间有色素脱失斑和萎缩或疤痕。管扩张，间有色素脱失斑和萎缩或疤痕。皮肤干燥。数年内发生基底细胞癌、鳞癌及恶性皮肤干燥。数年内发生基底细胞癌、鳞癌及恶性黑素瘤。黑素瘤。3.3.皮肤和眼对日光敏感。皮肤和眼对日光敏感。4.4.病情随年龄逐渐加重，多数患者于病情随年龄逐渐加重，多数患者于2020岁前因恶岁前因恶性肿瘤而死亡。性肿瘤而死亡。5.5.组织病理组织病理 晚期出现表皮非典型性增生、日光角晚期出现表皮非典型性增生、日光角化及鳞癌和基底细胞癌等恶性肿瘤。化及鳞癌和基底细胞癌等恶性肿瘤。7272着着色性色性干干皮病皮病患儿脸部特征患儿脸部特征7373着着色性色性干干皮病皮病背背部部,着色性干皮病组织切片7474着着色性色性干干皮皮病病的并发症的并发症7575着着色性色性干干皮病皮病的治疗的治疗避免紫外线照射 避免肿瘤致病因子避免肿瘤致病因子对症治疗对症治疗7676遗传遗传性大性大肠肠癌癌的临床特征的临床特征发病早发病早 (45(45 岁岁)肿瘤好发部位肿瘤好发部位肠外肿瘤的类型肠外肿瘤的类型7777遗传遗传性大性大肠肠癌癌(HNPCC)息肉较少息肉较少30-60%30-60%有内膜肿瘤有内膜肿瘤恶性肿瘤好发部位恶性肿瘤好发部位胰腺癌发生率胰腺癌发生率7878大肠癌发生的危险因素(CRC)020406080100GeneralpopulationGeneralpopulationPersonalhistoryofPersonalhistoryofcolorectalneoplasiacolorectalneoplasiaInflammatoryInflammatoryboweldiseaseboweldiseaseHNPCCmutationHNPCCmutationFAPFAP5%5%15%20%15%20%15%40%15%40%70%80%70%80%95%95%Lifetimerisk(%)Lifetimerisk(%)7979错配基因的改变多发性家族性结肠癌8080多发性家族性结肠癌错配基因的改变:MSH2,MSH6,PMS1，MLH1,MSH3,PMS2.8181HNPCC中错配基因突变的概率MSH2 MSH2 30%30%MLH1MLH130%30%PMS1 PMS1(rare)(rare)PMS2PMS2(rare)(rare)MSH6 MSH6(rare)(rare)Unknown30%Unknown30%SporadicSporadicFamilialFamilialHNPCCHNPCCFAPFAPRareCRCRareCRC syndromessyndromesLiu B et al.Liu B et al.Nat MedNat Med 2:169,1996 2:169,19968282HNPCC发生的危险因素基因携带者基因携带者发生的危险因素发生的危险因素:n n早期早期:20-25:20-25岁岁n n妇女妇女:年龄年龄(?)25-35(?)25-35岁岁HNPCC 家族成员之一发生的概率家族成员之一发生的概率:n n胃癌发生胃癌发生:早期发生年龄早期发生年龄 3-353-35岁岁,复发复发 1-2 1-2 年年n n尿道肿瘤发生尿道肿瘤发生:30-35:30-35岁岁,复发复发 1-2 1-2 年年NCCN practice guidelines in oncology v.1.20038383第五节 肿瘤的预防及抗肿瘤药物略8484