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哺乳动物DNA聚合酶Polδ,是一个由四亚基组成的复合物,四个亚基分别是p125、p50、p68和p12。它不仅在DNA复制过程中有重要的作用,而且也参与DNA的修复和基因的重组。 细胞内外各种因素可导致DNA严重的损伤,破坏基因组的完整性。为了应对复制压力或基因损伤试剂造成DNA损伤,细胞自身拥有一套防御机制-DNA损伤应答(DDR)。这一机制通过募集和装备一系列与修复相关的蛋白复合物来协调整个应答网络系统,包括DNA修复、细胞周期检查点的激活以及细胞的凋亡等。目前普遍认为DDR是一个复杂的过程,它能够使DNA进行修复,固定损伤突变的位置或者通过细胞的死亡来消除损伤。就像Derks等提到的,传感蛋白检测到DNA损伤,并将一系列的相关因子招募到损伤点。例如修复因子等。相应的,这些感受器扩大对效应器的损伤信号,如p53和微小RNA,它们能够控制细胞多种通路的活性,如细胞周期的停滞和凋亡。传感器和DDR信号的转导主要依赖于蛋白质和蛋白质的相互作用以及蛋白质翻译后的修饰。转录组学、全基因组RNA转录表达水平和蛋白质组学的研究极大地扩展了我们对DDR的认识。研究表明,有许多其它的蛋白是检查点激酶的靶标,在转录因子/微RNA的调控下,1000多个基因在DNA损伤处差异表达。因此,DDR的严格监控是非常重要的。 当DNA受到损伤,DNA聚合酶Polδ的p12亚基发生降解,Polδ4四聚体转换为三聚体Polδ3。当损伤无法修复时,细胞凋亡或衰老程序将被激活,来去除损伤的细胞,避免突变和癌症的发生。细胞凋亡作为细胞一种基本的生命活动现象,不但在生物体内去除衰老和异常的细胞中起着重要的作用,而且它在维护内环境的稳定、促进生物体的进化中发挥重要的作用。 那么在DNA损伤中,有哪些相关蛋白参与其中呢?对应p12的下调,响应蛋白又是如何调控昵?在细胞凋亡过程中p12及相关蛋白又是如何变化的呢?因此,在本研究中,我们首先以人宫颈癌HeLa-S3细胞为实验对象,用三种不同DNA损伤处理试剂HU(hydroxyurea)、MMS(methyl methanesulfonate)、和APH(Aphidicolin)处理细胞,通过Western Blot分析,验证前期所观察到的DNA损伤后p12降解现象以及确定完全降解的时间。然后根据本实验室前期二维电泳和质谱分析的结果(见表Ⅰ),挑选出5个差异蛋白(包括2个上调蛋白和3个下调蛋白)在HeLa细胞中进行验证。进一步以这三种DNA损伤处理试剂HU、MMS、和APH处理黑素瘤细胞,验证上述差异蛋白的变化在其它细胞中是否具有普遍性。最后我们用诱导细胞凋亡试剂A23187处理HeLa细胞和黑素瘤细胞,观察Polδ的四个亚基p125、p68、p50、p12以及上述5个差异蛋白在细胞凋亡过程中的变化情况以及这种现象是否具有普遍性。 初步实验结果表明,当HeLa细胞经HU、MMS、和APH DNA损伤试剂处理,DNA受到损伤,p12发生降解,这与先前的研究结果相符;用HU处理HeLa细胞,对应p12的降解,我们观察到HRF(组胺释放因子)蛋白发生明显上调,并且HRF的上调与p12的降解密切相关,这种现象在黑素瘤细胞中也同样存在,说明这种现象具有普遍性,而在MMS和APH处理的细胞中没有观察到这种现象,说明不同的损伤试剂造成DNA损伤的机制不同,可能引发不同的损伤应答;用HU、MMS、和APH分别处理黑素瘤细胞,ALG(细胞凋亡基因)发生不同程度的上调现象,而在HeLa细胞中没有观察到这种现象,说明不同的细胞应对DNA损伤的方式不同;用钙离子载体A23187处理HeLa细胞,在细胞凋亡晚期,p125、p68和p50逐渐降解,p12和ALG在不同时间段发生不同程度的上调,说明它们都参与钙离子载体A23187引发的细胞凋亡过程,这种现象在黑素瘤细胞中也同样存在,说明这种现象具有普遍性;用钙离子载体A23187处理HeLa和黑素瘤细胞,我们观察到只有在HeLa细胞中HRF发生上调,这说明不同细胞应对细胞凋亡的机制不同。 本研究可以加深我们对细胞如何应对DNA损伤的理解,对揭示人类癌症的病因或由于基因的不稳定导致的其它疾病具有重要的意义。同时,本研究也为今后以Polδ为潜在新靶标,研究新的肿瘤诊断方法和治疗手段来抵抗癌症疾病提供理论参考。