不同类型的DNA损伤是造成细胞损伤和死亡的主要原因之一。为了抵抗这种威胁,原核生物和真核生物都进化出了高效而复杂的DNA损伤应答途径来识别和修复这些DNA损伤。因此,DDR缺陷与包括癌症在内的许多人类疾病的紧密联系不仅有许多报道而且在预料之中。以DNA损伤中最严重的形式DNA双链断裂（DSB,Double-strand break）为例,在高等生物中,DDR通路需要多种因子参与,其中许多因子可被ATM/ATR激酶磷酸化并形成信号级联响应。一般认为,DSB最终通过两种主要的方式得到修复,分别是同源重组（HR,Homologous recombination）修复和非同源末端连接（NHEJ,Non-homologous end joining）修复。HR修复忠实于原序列,是高保真的修复机制;而NHEJ修复则是容易出错的修复机制,经常造成碱基突变。近期的研究表明选择HR还是NHEJ方式对于DSB的有效修复至关重要。一方面,细胞周期检验点是NHEJ/HR修复方式选择的重要调控位点,例如G1期在DSB发生频率较低时细胞倾向于快速的NHEJ修复,而S/G2期在DSB高频发生时则偏向更加可靠的HR修复。另一方面,NHEJ/HR选择可能通过由含有BRCT结构域的蛋白质进行调控,典型的例子为乳腺癌高危突变基因产物BRAC1的作用,其C端的一对BRCT结构域被认为是ATM/ATR激酶的底物识别模块。我们研究的重点是另一种BRCT蛋白Pax IP1（或PTIP）在DSB修复中的功能。与哺乳动物BRAC1相类似,PTIP也可以作为磷酸化ATM/ATR底物的识别模块。一些研究还表明PTIP可能是NHEJ/HR选择的主要调控因子,与此相一致,PTIP的突变可导致严重的基因组不稳定。另外,由于PTIP功能的多效性,其还在转录调控和DNA重组中发挥作用。PTIP在后生动物中高度保守,从果蝇到人类都有发现。果蝇PTIP的结构域结构与哺乳动物非常相似,均由三对BRCT结构域组成,并且在N端一对BRCT结构域之后有一段长的富含谷氨酰胺的区域（poly Q,Q-rich region）。然而,关于果蝇PTIP是否以及如何在DDR中发挥作用,目前所知甚少,这构成了本研究的主要科学问题。通过果蝇遗传学,我们利用三株Ptip等位基因突变果蝇,其中一株来自我们新近用crispr/CAS9技术构建,另两株是实验室已发表文章中所使用的,挑选由其两两组合产生的Ptip合子双杂合突变果蝇幼虫,细致研究了Ptip基因功能缺陷对发育、细胞增殖和凋亡,以及DNA损伤易感性的可能影响。我们发现Ptip合子双杂合突变三龄幼虫数目明显减少,表明Ptip对幼虫发育至关重要。在存活至三龄幼虫的个体中,我们总是观察到翅成虫盘的缺失、变小或变形,与我们实验室之前的观察结果一致,表明Ptip对果蝇幼虫发育的必要作用。我们进一步通过免疫染色实验方法,发现Ptip突变通过增加细胞凋亡和减少细胞增殖而在细胞生长中起着重要作用。重要的是,尽管野生型翅成虫盘中几乎没有DSB的特征信号γH2AV,但Ptip合子双杂合突变体中则十分强烈,表明Ptip基因功能缺陷导致了大量DSB没有得到有效的修复。因此PTIP可能通过维持正常DDR功能在细胞增殖中发挥重要作用。通过实时荧光定量PCR（RT-q PCR,Real-time Quantitative polymerase chain reaction）检测,我们发现Ptip突变体果蝇三龄幼虫中NHEJ/HR主要相关基因的表达均减少,表明Ptip对DSB修复的必要作用。最后,我们发现Ptip突变体果蝇肠道细胞对DNA损伤剂的敏感性显著增加。同时我们通过RNAi的实验方法,观察到Ptip Knockdown后果蝇Kc细胞中γH2AV信号增强（ctrl RNAi的Kc细胞中几乎没有γH2AV信号）,在外源DSB损伤剂Dox处理后γH2AV信号的增强更显著。以上结果表明,果蝇PTIP可能以一种与哺乳动物保守的方式调控DDR。我们正在进行一项体内实验,试图解析Ptip在NHEJ/HR修复选择中的可能作用,将为进一步阐明PTIP在DDR中的作用机制奠定基础。例如,PTIP通过其相互作用的组蛋白甲基转移酶蛋白复合物对重组位点的H3K4三次甲基化修饰,在小鼠B细胞发育过程中促进类别转换重组。我们在果蝇系统中建立的模型将有助于解释PTIP在组蛋白修饰和DDR以及修复方式选择调控之间的联系。