第卷增刊月生命科学年二真核细胞朱应葆导平研究修复韩显性’云北京北京医科大学第三医院中心实验室分子生物学室言损伤修复是生命科学的重大命题在基因水所有这些结果强烈提示基因在切除修复中的重要作用需要指出的是和损伤修复不仅具有重大的理论意义而且基因是细胞存活所必需的单倍体酵母细胞中具有广阔的应用前景一方面是重要的遗传物上述三个基因任何一个缺失都将造成细胞死亡组包括突变修复质研究损伤修复能使人们更好地理解生物在上位显性组涉及多种功能保持和传递遗传信息中维持稳定性的机理更深入地了解突变与进化的分子过程面紫外损伤的复制后修复该组成员有链断裂和致以揭示生命的奥秘另一方修复涉及医学诸多领域理论上的阐明对于等基因是该组蛋白可使组蛋白某些遗传病及肿瘤的发病与基因治疗的研究均具有重要意义中研究得较为深入的基因该基因编码的蛋白质是一种泛肤偶联酶体外实验表明酵母细胞辐射敏感突变株及其啤酒酵母是单细胞真核生物修复基因它的基因组比较简和泛肤化该基因的突变株对多种损伤因素包括紫外线线及烷化剂等极其敏感这些单、易于操作遗传背景相对清楚因而被广泛用来作为研究真核细胞突变株的复制后修复功能和诱变作用及抱子形成均发生缺陷并且转座子的转位作用增强据此可推测修复的理想材料人们对酵母细胞修复基因的研究得益于辐射敏感突变株的分离对紫外线或离子辐射突变株称作为突变株修复和诱变表型特征的改变可能是蛋敏感的酵母细胞表示野生型研究白野生型蛋白的突变体的修饰染色体结构的突变株功能发生改变的结果组表明酵母细胞的基因组中有近包括线抗性有关个遗传位点与辐射这一组基因主要在双链断裂修复及根据这些位点单突变和双突变遗传重组过程中发挥重要作用等该组成员有的敏感特征所得出的上位相互作用印的资料川可将其分为三个上位显性组印这一组的突变株对电离辐射敏和突变株对紫外线高感其中度敏感组该组与核昔酸的切除修复有关减数分裂重组几乎完全丧失有丝分裂重组率降低双链断裂修复受到抑制抱子形成率及存活率降低因到目前为止研究发现有十多个基因参与这种修复途径一是这一上位显性组中研究得较为深入的基蛋白在真核细胞包括人类细胞中具有它们是高度的保守性酵母人类研究表明人类同源的相应基因与其中依基因有基因编码的蛋白质具有酶的活性尚有修复基因缺陷病及其基因克隆着色性干皮病皮肤癌的发病的病人有以下特征,赖的和解旋酶的活性它能催化着色性干皮病及毛发硫缺陷症简称线极为敏感率比正常人高率高出正常片段的解旋片段的长度至少为的活性皮肤对日光紫外复合物具有链交换试验分析中发现在色素异常沉着该复合物能降解共价闭环单链倍倍其他器官和组织的瘤形成对线性双链无降解作用及价一核酸内切酶的活性有赖于这基的存在细胞融合研究表明细胞有个互补组因编码的蛋白质含有与解旋酶或解旋酶有基因突变具有其中病人的切除修复被完全阻断病关的对个保守序列结构域敏感的特性及表现为且组基因突变的上位国家自然科学基金资助项目增刊朱应葆等真核细胞修复人基因的整体修复能力受到损害但活性转录修基因是变细胞株后的研究发现等年通过修正突复并未受到影响性一组的修复缓慢但具有持续它而克隆出的切除修复交叉互补基因随该基因能修正一组则表现为复杂的临床与生化异质性病人而且包括毛发硫缺陷者一细胞表型不仅涵盖序列分析表明变一病人的年基因存在点突是一种遗传性毛发硫营养障碍性疾病现为对光紫外线敏感患者可表鉴于这些发现以及等对术语命但不具有病人的其他临名的建议基因现已定义为等用一年床症状细胞功能互补方法克隆了综合症是一种常染色基因编码个氨基酸的蛋白质预测的从重复蛋白的氨基酸序列组一体隐性遗传病与病人临床症状不同这种病人分子量大约为成来看的皮肤没有异常色素沉着皮肤癌发病率也没有增加但象示一它是一个重复蛋白与病人一样这种病人对日光和紫外线敏感提亦是一种切除修复缺陷病一酵母的转录调节因子蛋白特异性地与具有同源性体外转译的蛋白及蛋白有三个互补组一聚和一其中一组与一是合酶现提示基因转录因子亚单位相互作用上述发聚合酶完全相同的爪和细胞细胞可能存在转录缺陷与野生型细胞正常细胞相比并没有明显的降低但存在明显的活性转录基因的修复缺陷人类切除修复基因的克隆真核细胞直接修复修复途径及其机制直接修复是在有关酶的作用下使哺乳类修复基因克隆转染修复缺陷的突分子中的共价修饰得到恢复有甲基转移酶和光化酶等参与这种修复的酶的一般策略是将野生型基因组变细胞甲基转移酶直接参与分子得以修复然后筛选修复能力得到修正的转化子进而用分子中的甲基基团的转移而使重组技术如种族特异性分散重复序列标签法和光化酶的作用机制是利用可见光的能量直接修复外源标记法以区别宿主基因组克隆出相修复基因都基因均已被损伤即特异性的剪切体分子内形成的环丁嗜吮二聚应的基因由于技术上的原因大多数不是克隆于人类细胞而是从出来的到目前为止而不需要任何新的磷酸二酷键的合成细胞转化株中分离至切除修复和核昔酸切除修复昔酶和切除修复包括碱基切除修复碱基的切除修复是由底物特异性糖克隆其中与与酵母基因同源细胞细胞内切核酸酶的作用来完成的原核细胞和真基因同源且能修正基因同源同源细胞但用人或鼠与与核细胞均能检测到有这两种酶的存在‘首先糖昔酶识别且能修正分子中的损伤或错误碱基而水解糖昔键架中因丢失碱基而形成缺口称之为骨。与基因同源转染且能修正位点内切酶识别细胞修复缺陷点切断它与以未损伤的特异的位,得到修复的只有飞导入隆出修正基因等报道的将小鼠胚胎基因组细胞细胞系成功地克骨架的连接在外切酶的参与下链为模板正确地进行合成填补缺口链以该基因编码的蛋白质具等最后在连接酶的作用下连接成一条完整的有锌指结构域报道的酵母等用库转染基因与基因具有高度同源性为载体构建的人年年核昔酸切除修复则比碱基切除修复要复杂得多这不仅表现在其作用底物的广泛性还表现在参与过程的表达文基因的多样性及遗传生化的复杂性原核细胞和真核细胞核昔酸切除修复的基本战略是相似的首先由多个亚细胞克隆出基因同源修正基因的发现该基因与其他类错配修复基因结肠癌质与酵母亦是一种三个互补组单位组成的年等发现人切口个氨基酸的蛋白依赖的核酸酶在皿修复基因该基因编码损伤处的两侧制造双重真核细胞切口的位置处于损伤端第的缺陷可引起遗传性非息肉性位点的端第个磷酸二醋键和、个在酵蛋白有的同源性前已述及磷酸二酷键母则主要由主要由有十多种修复蛋白参与这一过程上位显性组的成员组成切除修复缺陷病但由于一一病人虽分为完全相同因此在人类则与一一校正基因编码的蛋白和系列蛋白组实际上只有和两个不同的互补组成然后进行修复合成这一过程需要增殖细胞核抗生命科学第卷原鉴于只有口在和占和聚合酶的参与在人类组蛋白复合物子量分别为包括‘至少含有五种多肤其分需要只有因此推测参与人‘其中类细胞修复合成的占和最后缺和连接酶在修复中这一复连接酶主要是从而完成修复复制后修复型连接酶的作用下完成合物与其他蛋白之间的关系目前尚不清楚真核细胞的错配修复只是在年发现人类遗传性非息肉性结肠的突变所致后才连接虽然损伤后的修复主要由切癌的发病是由错配修复基因除修复来完成但切除修复通常要以互补链作为模板才能合成新链以代替损伤链在缺乏模板的情况下例如当复制叉向前推进时突然遇到一个损伤并在切除之前两条链已经分开进行了较多的研究对这类修复的研究目前尚处于起步阶段修复与转录偶联性转录基因优先修复活性转录基因比非活为了进行修复就只能以另一条相同的损伤的模板链比损伤的编码链优一分子作为修补的来源复之前有必要对大肠杆菌回顾在述及真核细胞复制后修参与的修复作一简单分子配对和链交换先修复这一转录修复偶联现象的机制在大肠杆菌中已得到了较好的蛋白具有使同源说明述及但对真核细胞的认识仍受到很大的限制前已功能在遗传重组和是一种修复中发挥重要作用酶病人存在明显的活性转录基因的修复缺陷依赖的在或其类似物存具有和大肠杆菌转录修复偶联因子的表型故此推测缺陷株相同在的条件下与单链和双链螺旋丝状结构肠杆菌在形成高度有序的右手大基因编码产物是另外称之为螺旋丝复制过程中当近年来不断发现有些录因子的某个亚单位是中与产物修复基因的编码产物就是转如复制叉向前推进基因产物遇到嗜吮二聚体时它跳过损伤部位复制在下游重新开始复制的子链在相当于嗜吮二聚体的位置上留下一个缺口而成为单链区的最大亚基并具有解旋酶的活性酵母细胞功能同源性蛋白是因子年有个亚基蛋白可以识别并结合此单其中的最大亚基就是酵母切除修复基因的链区并识别姐妹双链区使之并列结合在根据已有的资料提出了人类受蛋白作用下姐妹双链发生重组交换无损伤的母链断转录与修复偶联模型在转录过程中当到损伤时聚合酶和聚合酶端修补了缺损的空隙因交换造成的缺损以另一链为模板修复合成在损伤位点受蛋白所识别批一修复完成后再将交叉点切开阻丝状并为年结构与细菌等报道了等首次报道了酵母丝状结构具有相似性第二年使物及位退回而复合到损伤部召集和蛋白具有依赖的酶的核酸外切酶聚集在该部位制造双重切口然后进行的活性并能催化同源的配对和链交换随后修复合成并恢复原来的双链分子转录延伸提供模板的因素从而为等又发现尚能与蛋白不仅能与形成螺旋丝形成螺旋丝有趣的是当形成时链细胞周期与修复细胞进入细胞周期进程中有两个关键性核蛋白丝期前的完整性,的配对和交换反应不但不能被启动事实上反而受到强细胞在进行有丝分裂前即在进入期前需有两套完好细胞内存在某烈的抑制这一现象的机制及其生物学意义目前尚不清楚的染色体因此当基因组遇到损伤时和种机制使细胞周期在位受阻待完成关于这一类型的修复于于年修复后再进入细胞周期则是非常重要的研究表明细胞周期确与年分别提出了三种机制即跳过损伤修复相偶联部位的合成模板转换及重组然而到目前为止尚不清楚体内的复制后修复究竟为何种机制双链断裂修复及错配修复夕基因在多种肿瘤细胞中均存在点突变一般认双链断裂修复的研究起步为该基因具有抑制肿瘤的功能另外蛋白作为某些简称基因的转录激活因子通过促进和较晚人们对修复的机制了解甚少但已有的研究上位显性组位可与的表达使细胞阻滞在资料表明酵母细胞的重组蛋白即的成员参与这种修复途径复合物结合抑制的活性从而阻滞细胞进程从小牛胸腺分离出的重尚第卷增刊月生命科学年可与结合使复制受阻而对切除修复没有面的研究还是很不完善的高等动物和人类细胞由于其庞大的基因组及其突变株又难以获得所以研究较多的还是单细胞真核生物酵母明显影响这一机制可使细胞在受到损伤时赢得修复时间待修复完成后再进入周期进程最新研究表明蛋白具有’一’核酸外切酶的活性蛋白不仅执行细胞周期检查点的功能由于酵母是分子遗传学研究由此看来的理想材料基因组简单遗传背景相对清楚们便试图通过对酵母究来揭示人类与于是人尚具有切除修复修复基因及其作用机制的研修复基因缺陷有关的某些遗传病以期他山之石作用因此我们认为从夕基因应归为修复基因类损伤修复的角度来看其编码的蛋白质为切除修的及肿瘤的发病机制可以攻玉已有的复酶研究成果也是激动人心的例如酵母多个一基因都复合物中的磷在人类细胞中找到了相应的同源基因,尤其是酵母的两个细胞存活必需基因活性而相应的人类同源基因酸化对于细胞由活性与的转位是必需的这一磷酸化作用来完成的复合物有关和和具有解旋酶的亦具卜的复异和修不有解旋酶的活性它们在和解旋作用损伤修复过程中起识别修复基因不仅在合物在细胞内以两种形式存在复因子的一部分】即以这说明酵母与人类源二聚体的形式存在或作为一般转录因子关于进化上具有保守性而且在作用方式上也存在相似性人们完全有理由认为酵母与修复的关系及其在修复基因研究的长足细胞周期中的意义有待于进一步的研究进展会给人类参修复的研究开辟广阔的前景考文不是结语修复基因已成为近年来国际上分子医学研究领域中的前沿和热点在著名的“献肠年放射生物学家韶一杂志第一期上撰文妈亡葱仍一作者高度评价修口万乃亡葱复基因研究的重大意义同年底此杂志主编主修复酶为当年一笔评述当年科学界的研究热点称的年度分子朱应葆巧生物化学杂志一”修复基因云葱爪一及其产物修复酶在基因的分子生物学中一跃成为分子之星毛一“”一方面应归因于分子遗传一泥”。”。忿学研究的进步和成果另一方面则是由修复基因本身所。”云一具有的作用决定的亡几一需要指出的是真核细胞尤其是哺乳动物和人类细胞修复机制是非常复杂的迄今为止人们对这方矶厄云一信号传导途径研究进展刘‘飞金伯泉刘西安鉴第四军医大学免疫学教研室在多细胞生物的发育中需要通过邻近细胞间的相互作用对各谱系细胞分化潜能进行精确的调控近年来信号的途径称为广泛存在于多种动物体内信号途径随后证实该途径在进化过程中高度保守主首先在果蝇发育的研究中发现了一条在多种细胞的特化中起关键作用的传导细胞间相互作用国家自然朴学基金资助项目
