随着人口年龄结构改变,老龄化趋势日益凸显。由于人口老化带来生产力下降,并增加罹患年龄相关疾病如癌症及神经退行性疾病的风险,人口老龄化问题已经引起全世界范围的关注。在细胞及分子水平上,老化是损伤和修复间平衡的结果。损伤随着年龄的增长不断积累,而对损伤进行修复的效率却不断下降,并最终导致组织器官功能的改变或丧失。机体针对不同损伤类型存在许多种修复途径,包括碱基切除修复、核苷酸切除修复、非同源末端连接及同源重组等。这些通路中基因功能的突变或缺失通常导致早衰。JWA是一种广谱的环境应答基因,在多种应激条件下JWA表达升高。前期的研究已证实JWA参与氧化应激诱导的DNA损伤修复；在氧化应激条件下,JWA从细胞浆易位到细胞核,而且和XRCC1和LIG3共定位；在氧化应激诱导的BER修复过程中,JWA正调控XRCC1, LIG3的表达。之前的结果提示我们JWA是一个潜在的DNA损伤修复分子,但JWA是否参与DNA双链损伤修复,在整体水平上JWA具有什么样的生理功能如是否参与调控机体老化我们依然不知道。目的：探讨JWA是否更广泛的参与DNA损伤修复并从整体水平上影响机体的各项生命进程,从而为更加深入的了解JWA的功能提供新的科学依据。方法：采用VP16和CPT处理细胞产生DNA双链损伤,检测JWA的表达及其细胞内定位情况；采用基于Cre-LoxP条件性基因剔除策略构建全身性JWA基因剔除小鼠；使用PCR、RT-PCR、基因测序及蛋白印迹从DNA、RNA及蛋白水平上鉴定JWA基因剔除小鼠基因型；采用肉眼观察、生长队列观察、体重测量等观察JWA基因剔除对小鼠基本指标如寿命、体重、外观的影响；采用X线摄影、显微摄影技术(Micro-CT)、HE染色等分析JWA基因缺失对小鼠不同组织器官病理形态的影响；采用FACS及ELISA分析JWA基因缺失对免疫功能细胞及生长因子水平的影响；采用开阔场实验评估JWA基因缺失对小鼠活动能力的影响；采用SA-β-gal分析及流式分析术分析JWA基因缺失对细胞衰老的影响；采用基因芯片技术分析JWA基因缺失对基因表达谱的影响；采用寡核苷酸依赖的转录因子活性分析技术分析JWA基因缺失对转录因子活性的影响；采用生物信息学工具GSEA、DAVID及oPOSSUM分析JWA基因缺失基因表达谱中基因集富集情况、GO分布情况；我们进一步采用EMSA、Q-PCR、报告基因、免疫印迹及免疫沉淀等方法检测JWA对NF-κB信号通路的影响。结果：1.VP16及CPT诱导JWA表达分别升高2.4和2.3倍(P<0.05),部分JWA蛋白在DNA损伤过程中从胞浆易位到胞核,进入细胞核的JWA与DNA损伤位点共定位,免疫荧光实验发现细胞损伤越重,进入细胞核的JWA越多。2.通过基因型鉴定表明采用Cre-LoxP基因剔除小鼠策略可以成功获得JWA基因第二外显子剔除的JWA基因缺失小鼠。3.JWA基因剔除小鼠提早出现体重减轻(P<0.05)、骨骼畸形(JWA+/+小鼠侧弯Cobb’s角为6.5±1.2,JWA-/-小鼠侧弯Cobb’s角为25±2.5,P<0.001。而JWA+/+小鼠后凸Cobb’s角为32.7±1.6,JWA-/-小鼠后凸Cobb’s角为80.7±5.8,P<0.001)、骨质疏松(JWA-/-小鼠骨密度为635.56±25.5mgHA/ccm,而JWA+/+小鼠骨密度为662.43±15.67mgHA/ccm,P<0.05)、皮下脂肪层及免疫器官萎缩、活动能力下降(JWA-/-小鼠在10 min内跑动的距离为29.5±17.21m,JWA+/+小鼠为62.3±23.99m,P=0.012)、IGF-1水平降低及寿命缩短(JWA-/-小鼠一年生存率为22.7%,与JWA+/+小鼠相比,P=0.0003)等表型。4.JWA基因剔除小鼠肝脏组织中β-Gal染色阳性细胞比例为10.6±2.6%,而JWA+/+肝脏衰老细胞比例为0.29±0.49%,P<0.01;P6代JWA-/-MEF细胞中衰老细胞的比例为27.4±2.7%,而JWA+/+细胞中比例为17±2.4%,P<0.01；JWA基因缺失MEF细胞G2期细胞比例为22.4±2.8%,比例显著高于JWA+/+细胞中的比例12.8±0.7%,P<0.05；JWA基因缺失MEF细胞中凋亡细胞所占的比例为2.3±0.67%,明显低于JWA+/+MEF细胞中的比例6.27±1.12%,P<0.01；p53、p16、p21等分子在JWA基因缺失的肝脏及MEF细胞中表达升高；高通量分析结果显示部分衰老相关分泌因子在JWA基因缺失小鼠的脾脏、肝脏及MEF细胞中表达上升。5.彗星实验发现损伤细胞的比例在JWA基因缺失的原代脾脏细胞及MEF细胞中增多；JWA基因缺失小鼠中端粒酶活性水平下降但JWA基因缺失不影响体内活性氧族生成。6. GSEA分析发现NF-κB及E2Fs转录因子下游基因在JWA基因缺失的脾脏中富集,p值均小于0.01,leading edge分析显示大部分NF-κB的靶基因在JWA基因缺失后是上调的,而大部分E2Fs的靶基因则是下调的。7. OATFA分析发现一系列转录因子的活性在JWA基因缺失的肝脏组织中发生改变,进一步运用oPOSSUM分析发现在这些转录因子中,NF-κB转录因子(Rela, c-Rel)可能起着重要作用。8.DNA损伤状态下,JWA基因缺失细胞中NF-κB的转录活性增强,表现为报告基因活性增强、靶基因Bcl-xL、Icam1、IL1a、Nfkb1、Nfkb2及Nfkbia表达上调,而恢复JWA表达可有效逆转靶基因Icam1、IL1a及Bcl-xL的表达。JWA与IKKβ形成复合物,在DNA损伤的情况下两者的相互作用明显增强。干涉p65的表达可逆转氧化应激所致JWA基因缺失MEF细胞的细胞衰老。而且,DNA损伤状态下,JWA基因缺失增加细胞内的糖基化水平。抑制细胞糖基化,逆转DNA损伤状态下JWA基因缺失所致的NF-κB信号通路的激活。结论：基于JWA广泛地参与多种类型的DNA修复过程,本实验通过Cre-loxp条件性基因剔除策略,成功构建了条件性JWA基因全身剔除小鼠,首次发现.JWA基因剔除小鼠出现早衰,这可能是JWA基因缺失导致DNA损伤积聚,端粒酶活性降低并激活NF-κB信号通路和引起细胞衰老导致的。我们的工作为全面认识JWA的生理功能提供了新的科学依据,也将为衰老的干预提供新的潜在靶点。