DNA错配修复和临床肿瘤新进展

DNA错配修复与癌症的发生及治疗

生物物理学报第二十二卷第一期二!!六年二月 ＡＣＴＡＢＩＯＰＨＹＳＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．２２Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２００６ 收稿日期：２００５－０９－１６ 基金项目：国家自然科学基金项目（３０５０００９７）通讯作者：张先恩，电话：（０１０）６４８８８４６４， Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｌｊ＠ｓｕｎ５．ｉｂｐ．ａｃ．ｃｎ ０引言 大量研究表明，癌症是由基因突变引起的，基因突变可由致癌剂引起，也可由ＤＮＡ代谢过程中产生的碱基错配引起［１］。为了确保遗传物质的完整和稳定，细胞有许多防止基因突变的系统，其中包括切除修复、直接修复、重组修复和错配修复（ｍｉｓｍａｔｃｈｒｅｐａｉｒ，ＭＭＲ）。ＭＭＲ系统不仅通过矫正在ＤＮＡ重组和复制过程中产生的碱基错配而保持基因组的稳定性，而且通过诱导ＤＮＡ损伤细胞的凋亡而消除由突变细胞生长形成的癌变［２］。目前关于ＭＭＲ系统的研究越来越受到学者的关注，对人类ＭＭＲ系统及其与癌症发生、发展的相关研究也不断深入。本文将主要对ＭＭＲ与癌症发生、发展及治疗相关的研究做一综述。 １ＭＭＲ系统 目前研究较为透彻的ＭＭＲ系统为大肠杆菌的甲基定向错配修复。这个系统主要包括ＭｕｔＳ、ＭｕｔＬ、ＭｕｔＨ等修复蛋白，ＤＮＡ聚合酶Ⅲ和ＤＮＡ连接酶等１１种蛋白［３，４］。ＭｕｔＳ蛋白是ＭＭＲ系统中关键的点识别成分，它首先识别错配或未配对碱基并与之结合，然后ＭｕｔＬ蛋白参与形成复合体“ＭｕｔＬ－ＭｕｔＳ－ＤＮＡ”，从而可以增加ＭｕｔＳ－ＤＮＡ复合体的稳定性，形成的复合体并能进一步激活ＭｕｔＨ的核酸内切酶活性，在错配位点附近ｄ（ＧＡＴＣ）序列处将无甲基化的一股ＤＮＡ新链切割。 然后核酸外切酶在解螺旋酶（ＤＮＡｈｅｌｉｃａｓｅＩＩ，ＵｖｒＤ）及单链结合蛋白（ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔｒａｎｄｅｄｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ，ＳＳＢ）的协助下，将无甲基化的这一股ＤＮＡ链从ｄ（ＧＡＴＣ）位点至错配位点整段去除。最后，ＤＮＡ聚合酶Ⅲ及ＤＮＡ连接酶根据模板链的序列填补新链被切除的部分，包括错配或未配对的碱基，从而完成整个错配修复过程［５，６］。 真核生物及人类细胞中也含有与大肠杆菌中类似的ＭＭＲ系统［７］。与大肠杆菌甲基定向错配修复功能相似，人类ＭＭＲ系统也能有效地修复碱基和碱基错配及碱基的插入或缺失。但是，人类ＭＭＲ系统有更强的修复能力，它能有效修复ＣＣ碱基错配和７－１６碱基的插入或缺失。大肠杆菌与人类ＭＭＲ系统的底物特异性、组成成分的功能和修复机制的相似使人们对人类错配修复途径的认识更加深入。 人类细胞中的ＤＮＡ错配修复主要涉及６个修复蛋白，即ｈＭＳＨ２、ｈＭＳＨ３、ｈＭＳＨ６、ｈＭＬＨ１、ｈＭＬＨ３、ｈＰＭＳ１。与大肠杆菌ＭｕｔＳ蛋白类似的二聚体有ｈＭｕｔＳα和ｈＭｕｔＳβ两种，复合物成分分别为ｈＭＳＨ２／ｈＭＳＨ６和ｈＭＳＨ２／ｈＭＳＨ３［８］，前者识别单个碱基错配及一个碱基的缺失／插入错配，后者识别２￣４甚至更多个碱基的缺失／插入错配。可 ＤＮＡ错配修复与癌症的发生及治疗 毕利军， 周亚凤， 张先恩 （中国科学院生物物理研究所－武汉病毒研究所分析病原微生物学联合研究组，生物大分子国家重点实验室和 病毒学国家重点实验室，北京１００１０１） 摘要：ＤＮＡ错配修复是细胞复制后的一种修复机制，具有维持ＤＮＡ复制保真度，控制基因变异的作用。 ＤＮＡ错配修复缺陷使整个基因组不稳定，最终会导致肿瘤和癌症的发生。ＤＮＡ错配修复系统不仅通过矫正在ＤＮＡ重组和复制过程中产生的碱基错配而保持基因组的稳定，而且通过诱导ＤＮＡ损伤细胞的凋亡而消除由突变 细胞生长形成的癌变。错配修复缺陷细胞的抗药性也引起了癌症化疗研究方面的关注。大多数情况下，错配修复健全型细胞对肿瘤化疗药物敏感，而错配修复缺陷细胞却有较高的抗性。ＤＮＡ错配修复系统通过修复和诱导细胞凋亡维护基因组稳定的功能，显示了错配修复途径在癌症生物学和分子医学中的重要性。 关键词：ＤＮＡ错配修复；基因变异；癌症；细胞凋亡；抗药性中图分类号：Ｑ８１

错配修复蛋白在结直肠癌中的表达及临床意义

错配修复蛋白在结直肠癌中的表达及临床意义背景和目的结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是消化系统常见的恶性肿瘤之一,发病率及死亡率分别居全球恶性肿瘤的第三位和第二位,其发生途径主要为染色体不稳定(chromosomal instability,CIN)途径和微卫星不稳定(microsatellite instability,MSI)途径,MSI结直肠癌是由于错配修复(mismatch repair,MMR)基因发生胚系突变、甲基化或缺失,出现DNA错配修复缺陷引起,12%左右与散发性结直肠癌相关,大约3%与Lynch综合征有关。分析结直肠癌中四种常见错配修复蛋白MLH1、MSH2、MSH6和PMS2的表达情况、微卫星不稳定CRC的临床病理学特征及临床意义,提高对该疾病的认识。 方法1.收集郑州大学第一附属医院2016年3月~2017年3月手术切除且术前未经放化疗确诊的,并具有完整临床资料的310例CRC病例。2.采用免疫组织化学检测四种MMR蛋白在310例CRC中的表达情况,对其中部分病例采用MSI分子检测及MMR基因突变检测,并回顾性分析结直肠癌临床病理特征与MMR蛋白表达缺失(deficient mismatch repair,dMMR)情况的关系。 3.应用SPSS 17.0电脑软件进行统计学分析,计数资料采用χ~2或Fisher’s确切概率法检验,组间差异采用χ~2检验,检验水准α=0.05,P<0.05为差异有统计学意义;相关性分析,采用Spearman秩相关相关性分析。结果1.四种MMR 蛋白在CRC中的表达情况及相关性分析310例CRC中,58例表现为dMMR,缺失率为18.7%,MLH1、MSH2、MSH6、PMS2蛋白的表达缺失率分别为12.3%、2.3%、2.3%、1 4.8%。 58例dMMR中,MLH1与PMS2蛋白联合缺失33例(56.9%),MSH2和MSH6蛋白联合缺失4例(6.9%)。Spearman相关性分析表明MLH1与PMS2的表达呈显著正

DNA修复的意义是什么

DNA修复的意义是什么 ——2015年诺贝尔化学奖的故事 张田勘 新闻背景 2015年诺贝尔化学奖被授予瑞典科学家托马斯·林达尔、美国科学家保罗·莫德里奇和土耳其科学家阿齐兹·桑卡，表彰他们发现了细胞修复自身DNA的机制，为治疗癌症等疾病提供了丰富手段和广阔前景。 DNA是细胞中的核心部分，蕴藏着生物体的所有遗传密码，所有的遗传密码也称基因组。一个细胞中的DNA链抽取出来并拉直，其长度可超过2米。人体内的细胞高达数十亿个，所有细胞的DNA加起来的长度，可以往返地球和太阳之间250次。 人体细胞的DNA每天都受到来自外界的猛烈攻击，如化学反应、宇宙射线和温度变化等，这些因素都会对DNA造成破坏。但是，人体的基因并没有因此变成一堆乱码和降解。相反，大多数时候，它们一直循规守纪地在人体内保持完整状态。原因在于，人和生物体都有一系列DNA修复系统和机制。 林达尔、莫德里奇和桑卡三位科学家，是因为各自阐明了与人类相关的若干DNA修复过程和机制而获得今年的诺贝尔化学奖。他们的研究成果是三种不同的DNA修复机制。 （）发现碱基切除修复机制 ——林达尔的贡献 20世纪60年代的科学界认为，保持稳定是蕴藏大量遗传信息的DNA的一种特性，否则，人和其他生物就不会有“龙生龙凤生凤”的繁衍。 但是，当时正在美国普林斯顿大学进行博士后研究的林达尔对DNA的稳定性提出质疑，这是他从自己研究的主要对象RNA进行试验产生的疑问，因为在试验中会对RNA加热，结果导致RNA分子迅速降解。同样的情况是，如果DNA受到外界因素，如加热和辐射的影响，是否会造成DNA的不稳定？ 几年后他返回瑞典卡罗林斯卡医学院，开始寻找这一问题的答案。一些直接试验结果证明他的怀疑是正确的，DNA虽然有较强的稳定性，但仍然会发生降解和损害。林达尔估计，每天基因组都会发生数千次的损伤，这与生命能持续存在并完好无缺的现象直接相悖。这也意味着，可能存在着一套修复DNA缺陷的系统。 为解开这个谜团，林达尔采用细菌为研究对象，寻找能修复损伤DNA的物质。细菌的DNA与人类一样，也是由四种核苷酸组成。DNA分子中最薄弱的核苷酸是胞嘧啶，容易失去氨基并导致遗传信息发生改变。 在正常的DNA双螺旋结构中，胞嘧啶C和鸟苷酸G配对，但是，失去氨基的胞嘧啶C 会变成另一种碱基尿嘧啶（U），后者会与腺嘌呤A配对，这是一种碱基错配。如果这种错配持续存在，就会在DNA复制后发生基因突变。由此，林达尔认为，细胞必须有修复这种变化的方法，例如，有某种修复碱基错配的酶。 经过多年的潜心研究，林达尔发现细胞里有一种蛋白质（糖苷水解酶），专门寻找和识别一种特定的DNA碱基错误，然后把它从DNA链上切掉，从而修复DNA。 从1980年到1996年，林达尔在体外试验中确定了人体内DNA碱基切除修复机制。这项研究开启了DNA修复机制研究的大门，并让人们明白，DNA会以一定的速率发生衰变，但是碱基切除修复机制会不断抵消DNA的受损。

错配修复基因和结肠癌的关系

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错配修复基因和结肠癌的关系 作者：马俊丽， 曾珊， MA Junli， ZENG Shan 作者单位：中南大学湘雅医院肿瘤科,长沙,410008 刊名： 中南大学学报（医学版） 英文刊名：Journal of Central South University(Medical Science) 年，卷(期)：2014,39(2) 参考文献(28条) 1.Li F;Mao G;Tong D The histone mark H3K36me3 regulates human DNA mismatch repair through its interaction with MutSalpha 2013(03) 2.Yoon YS;Yu CS;Kim TW Mismatch repair status in sporadic colorectal cancer:immunohistochemistry and microsatellite instability analyses 2011(12) 3.Duraturo F;Cavallo A;Liccardo R Contribution of large genomic rearrangements in Italian Lynch syndrome patients:characterization of a novel alu-mediated deletion 2013 4.Tomita N;Yamano T;Matsubara N A novel genetic disorder of Lynch syndrome-EPCAM gene deletion 2013(02) 5.Popat S;Hubner R;Houlston R Systematic review of microsatellite instability and colorectal cancer prognosis 2005(03) 6.Pino MS;Chung DC Microsatellite instability in the management of colorectal cancer 2011(03) 7.Lin CC;Lai YL;Lin TC Clinicopathologic features and prognostic analysis of MSI-high colon cancer 2012(03) 8.Wang L;Cunningham JM;Winters JL BRAF mutations in colon cancer are not likely attributable to defective DNA mismatch repair 2003(17) 9.French AJ;Sargent DJ;Burgart LJ Prognostic significance of defective mismatch repair and BRAF V600E in patients with colon cancer 2008(11) 10.Han SW;Lee HJ;Bae JM Methylation and microsatellite status and recurrence following adjuvant FOLFOX in colorectal cancer 2013(09) 11.Si ML;Zhu S;Wu H miR-21-mediated tumor growth 2007(19) 12.Voorhoeve PM;le Sage C;Schrier M A genetic screen implicates miRNA-372 and miRNA-373 as oncogenes in testicular germ cell tumors 2007 13.Nagel R;le Sage C;Diosdado B Regulation of the adenomatous polyposis coli gene by the miR-135 family in colorectal cancer 2008(14) 14.Fodde R The APC gene in colorectal cancer 2002(07) 15.Oberg AL;French AJ;Sarver AL miRNA expression in colon polyps provides evidence for a multihit model of colon cancer 2011(06) 16.Sarver AL;French AJ;Borralho PM Human colon cancer profiles show differential microRNA expression depending on mismatch repair status and are characteristic of undifferentiated proliferative states 2009 17.Earle JS;Luthra R;Romans A Association of microRNA expression with microsatellite instability status in colorectal adenocarcinoma 2010(04) https://www.wendangku.net/doc/307967316.html,nza G;Ferracin M;Gafa R mRNA/microRNA gene expression profile in microsatellite unstable colorectal cancer 2007 19.Zhong Z;Dong Z;Yang L MicroRNA-31-5p modulates cell cycle by targeting human mutL homolog 1 in human cancer cells 2013(03) 20.Svrcek M;El-Murr N;Wanherdrick K Overexpression of microRNAs-155 and 21 targeting mismatch repair proteins in inflammatory bowel diseases 2013(04) 21.Valeri N;Gasparini P;Fabbri M Modulation of mismatch repair and genomic stability by miR-155 2010(15) 22.Valeri N;Gasparini P;Braconi C MicroRNA-21 induces resistance to 5-fluorouracil by down-regulating human DNA MutS homolog 2(hMSH2) 2010(49) 23.Tajima A;Iwaizumi M;Tseng-Rogenski S Both hMutSalpha and hMutSss DNA mismatch repair complexes participate in 5-fluorouracil cytotoxicity 2011(12)

DNA修复与重组解析

第四章DNA 修复与重组 一、填空题 1 . 在大肠杆菌中发现了一一一种DNA聚合酶。DNA修复时需要DNA聚合酶一一---。 2 . 真核生物中有5种DNA聚合酶，它们是：⑴一一⑵一---—⑶一---—⑷ —- —(5) —----- —。 3 . 在DNA修复过程中，需要第二种酶，一--------- —，作用是将DNA中相邻的碱基一 —起来。DNA聚合酶具有外切核酸酶的活性。有两种外切核酸酶的活性，它们分别从一一和一一降解DNA DNA聚合酶一 —只有———————外切核酸酶活性。 4 . 只有真核DNA聚合酶一——一和一——一显示一-----—外切核酸酶活性。 5 ．DNA 大多数自发变化都会通过称之为—------- —的作用很快被校正。仅在极少 情况下，DNA将变化的部分保留下来导致永久的序列变化，称为一--------- 一。 6 ．偶然情况下，在同一基因两个稍微不同拷贝(等位基因)间发生重组的过程中，一个 等位基因经过—------- —过程会被另一等位基因代替。 7 . 通过一-------- 一基因重组，游动DNA序列和一些病毒可进人或离开一条目的染 色体。 8 . DNA修复包括3个步骤：一--------- 一酶对DNA链上不正常碱基的识别与切除， —-- —酶对已切除区域的重新合成，—--------- —酶对剩下切口的修补。 9 . 一种主要的DNA修复途径称一-------- 一，包括一系列一----—酶，它们都能识 别并切去DNA上不正常碱基。 10 .—----—途径可以切去任何造成DNA双螺旋大片段改变的DNA损伤。 11 .大肠杆菌中，任何由于DNA损伤造成的DNA M制障碍都会诱导一-----—的信号，即允许跨过障碍进行复制，给细胞一个生存的机会。 12 .在一----—中，基因交换发生在同源DNA序列间，最常见是发生在同一染色体的两 个拷贝间。 13 .在交换区域，一个DNA分子的一条链与另一个DNA分子的一条链相互配对，在两个 双螺旋间形成一个—----- —。 14 .通过一——一，两个单链的互补DNA分子一起形成一个完全双链螺旋，人们认为这个反应从一个慢的—--- —步骤开始。 15 .大肠杆菌的染色体配对需要一-------- —;它与单链DNA结合并使同源双链DNA与之 配对。 16 一般性重组的主要中间体是—------- —，也用它的发现者名字命名为— -------- —。 二、选择题( 单选或多选) 1 . 关于DNA的修复，下列描述中，哪些是不正确的？() (a) UV 照射可以引起嘧啶碱基的交联 (b) DNA 聚合酶川可以修复单链的断裂 (c) 双链的断裂可以被DNA聚合酶H修复 (d) DNA 的修复过程中需要DNA连接酶 (e) 细菌可以用一种核酸内切酶来除去受损伤的碱基 (f) 糖苷酶可以切除DNA中单个损伤的碱基 2 DNA 最普遍的修饰是甲基化，在原核生物中这种修饰的作用有：( ) (a) 识别受损的DNA以便于修复 (b) 复制之后区分链，以确定是否继续复制 (c) 识别甲基化的外来DNA并重组到基因组中 (d) 保护它自身的DNA免受核酸内切酶限制 (e) 识别转录起始位点以便RNA聚合酶能够正确结合