DNA错配修复(DNA Mismatch Repair,MMR)主要用于校正DNA在复制过程中产生的碱基错误配对以及插入和缺失突变,从而能够提高DNA复制的准确度,保持基因组的完整性。DNA错配修复系统从细菌到人类都高度保守。在细菌中,DNA错配修复功能的缺陷往往会导致各种耐药性的产生。而在哺乳动物和人类中,DNA错配修复功能的缺陷时常会导致各种癌症的发生,其中最常见的是遗传性非息肉型结肠癌。因此对DNA错配修复系统机制的阐释为了解病原菌耐药性的产生和癌症的发生机制以及指导临床用药提供了重要的理论依据。　　 对DNA错配修复系统的了解大多是来自于对大肠杆菌的研究。在大肠杆菌中,DNA错配修复系统由MutS、MutL、MutH、UvrD、四种核酸外切酶((ExoⅠ、ExoⅦ、ExoX、RecJ)、DNA聚合酶Ⅲ、DNA连接酶等11个蛋白组成。其中核酸外切酶负责消化含有错配的子链DNA。在DNA错配修复过程中,核酸外切酶如何高效地切除新合成的子链DNA以及在切割过错配之后如何有效终止的机制一直未得到阐明。本研究在大肠杆菌中对DNA错配修复系统中Exonuclease X(ExoX)功能的调控机制进行了探讨。因为核酸外切酶不仅参与DNA错配修复过程,也参与了其他DNA修复和代谢过程。因此我们探讨的调控机制也为其他途径中核酸外切酶的调控提供了有益的参考。　　 首先在体外分别构建了ExoX切割双链DNA(dsDNA)和单链DNA(ssDNA)的体系。实验发现SSB通过空间位阻作用,能强烈抑制ExoX对dsDNA的切割。而在ExoX切割ssDNA的过程中,SSB事先结合到ssDNA上形成的空间位阻仅能够暂时抑制ExoX对ssDNA的切割。实验还发现MutL蛋白通过与ExoX的离子性相互作用,能够促进ExoX的dsDNA切割活性,但对其ssDNA切割活性没有影响。与MutL在DNA错配修复途径中发挥其他作用不同,MutL蛋白促进ExoX的dsDNA切割活性既不需要ATP也不需要MutL结合DNA的活性。进一步的实验证明MutL蛋白主要通过N端与ExoX发生相互作用,并且促进ExoX的dsDNA切割活性。MutL蛋白对ExoX的这种促进机制很可能是二者形成复合物之后对DNA的亲和力增加,使得ExoX的切割效率提高。同时在反应体系中添加SSB蛋白和MutL蛋白,发现此时SSB蛋白不能抑制ExoX的活性。其可能的机制是MutL蛋白与ExoX的复合体对DNA的亲和性大大提高,在切割过程中解离频率很低,因此SSB蛋白不能发挥其空间位阻作用。　　 本研究系统阐释了DNA错配修复系统中Exonuclease X受到其他因子调控的机制。鉴于MutL,SSB,ExoX除了在DNA错配修复过程中扮演重要的角色,在其他DNA代谢和修复过程中也发挥着重要作用。因此本研究结果也有助于阐释其他途径中核酸外切酶功能的调控机制。　　 虽然DNA错配修复系统从细菌到人类都非常保守,但是在结核分枝杆菌中并未发现DNA错配修复系统的同源蛋白。结核分枝杆菌是如何保持基因组的稳定性的同时又实现了耐药位点的突变?背后应该有相关的系统或者机制来替代DNA错配修复的功能。我们在本次实验中采用了与结核分枝杆菌同源性很高的耻垢分枝杆菌做为模式生物,在培养时加入2-氨基嘌呤诱导产生大量DNA错配。以未做任何处理的菌体为对照,比较二者在转录组和蛋白组上的差异。通过比较转录组的差异不仅可以获得有哪些表达基因参与了应对大量DNA错配的过程,而且可以获悉有哪些非编码RNA(non-conding RNA,ncRNA)参与了这个过程,以及非编码RNA如何调控这些基因的表达。除了在转录层面上的调控作用,非编码RNA还可以调控mRNA的翻译,因此结合蛋白组的数据,可以获得非编码RNA在这个过程中如何调控mRNA的翻译过程。综合转录组和蛋白组的数据,最终可以系统地发现在耻垢分枝杆菌中DNA错配修复系统的替代机制。