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跨损伤DNA合成(Tanslesion DNA Synthesis, TLS)可利用特异的DNA聚合酶直接在损伤的模板对面掺入核苷酸,越过损伤使阻滞的复制叉继续前进,帮助细胞避免因复制叉受阻引起的DNA双链断裂(I)NA Double Strand Break, DSB)甚至死亡。由于TLS聚合酶在复制未损伤模板时是低保真性的,体内的TLS过程必须受到严格调控。失控的TLS会通过易错旁路引发基因组突变。TLS聚合酶被招募到阻滞的复制叉处是进行TLS反应的前提。一般认为TLS聚合酶是借助与单泛素化的PCNA(Monoubiquitinated PCNA, mUb-PCNA)结合被招募到阻滞的复制叉完成其功能的。但究竟有哪些具体的因子参与调控TLS,即TLS发生的机制依然不清楚。最近研究发现一些因子,如染色体重塑复合体IN080、金属蛋白酶Spartan和乳腺癌相关基因BRCA1等都可能调控这一过程。为了探索其他可能调控TLS聚合酶参与UV处理后TLS过程的蛋白因子,本论文通过免疫共沉淀和质谱分析发现错配修复分子MSH2与TLS聚合酶kappa(PolK)结合,敲低MSH2影响UV辐射后PCNA的单泛素化水平和TLS聚合酶的招募。在RAD18(E3连接酶,对PCNA进行泛素化修饰)缺失的细胞中过表达MSH2可以增加UV辐射后Polκ在损伤位点的招募,但并不影响PCNA单泛素化水平,这说明MSH2可以通过单泛素化PCNA依赖和不依赖的两种方式调控UV处理后TLS聚合酶的招募。进一步研究发现,MSH2能够促进紫外辐射后细胞跨越基因组上环丁烷嘧啶二聚体(CPD)光产物损伤的TLS过程,表明了MSH2在紫外光暴露后细胞DNA损伤应答方面具有新的作用。另外,有文献报道一些TLS聚合酶除了具有TLS活性外还参与其他的代谢过程。例如DNA聚合酶Polrl在D-Loop环重组中间体形成时以侵入链作为引物合成DNA, Poll被发现参与碱基切除修复(Base Excision Repair, BER)通路,Polκ可以参与核苷酸切除修复(Nucleotide Excision Repair, NER)通路。本文研究还发现TLS聚合酶Polκ参与氧化损伤试剂诱发的DNA链断裂修复过程。GFP-Polκ在激光微辐射处理后聚集在损伤位点,并且与Polκ C端结构域包括PCNA结合结构域(PCNA-Interaction Peptide、泛素结合结构域(Ubiqutin BindingZinc-finger, UBZs)以及核定位信号(Nulear Localization Signal, NLS)密切相关。缺失MSH2和RAD18的细胞中Polκ的招募显著降低。进一步研究发现Polκ缺失的细胞对于双氧水敏感性增加,并且表现出单、双链断裂修复能力缺陷,这提示了Polκ在氧化损伤修复中具有新功能。这些研究成果有助于了解非传统错配修复导致基因组不稳定性的内在机制以及TLS与多种DNA损伤反应通路的相互作用,为预防癌症发生、增强肿瘤细胞对化疗试剂的敏感性和降低肿瘤耐药性突变的产生提供了重要的理论依据。