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电离辐射（Ionizing radiation, IR）作为重要的医疗、科研、能源等手段被人类广泛利用，尽管高剂量IR的致癌致畸等损伤效应已经明确，低剂量IR的生物学效应是否可由高剂量区简单外延却始终是学术界争论的焦点。随着公众暴露于低剂量IR的频率迅速增加，建立合理有效的辐射风险预测模型以及寻找可评估个体辐照敏感性的生物剂量计成为放射生物学界面临的挑战。低剂量IR适应性反应（Adaptive response,ARs）于1984年在“Science”上首次被报道，是指机体/器官在受到低剂量辐照预刺激后，对继发的内源性损伤或高剂量IR损伤产生抗性。尽管大量研究认为，ARs的产生与低剂量IR提高机体内源的生理性DNA损伤修复能力密切相关，但其分子机制尚未阐明。寻找特异性的低剂量IR保护性反应蛋白不仅对于建立可评估个体辐照敏感性的生物剂量计具有重要意义，也将为揭示生物体生理性的内源DNA损伤修复体系，进而阐明老化、退行性病变以及肿瘤发生等的原初机制提供新的思路和实验依据。本研究通过先进的蛋白组学iTRAQ标记串联质谱定量分析技术全面对比分析了正常人体皮肤细胞受到低剂量辐照后的蛋白差异表达谱，在此基础上筛选出对低剂量辐照最为敏感的高表达蛋白TCTP。进而，首次从量效反应规律、蛋白功能、作用机制等方面全面探讨了这一蛋白重要的放射生物学意义。研究结果不仅为寻找可用于评估放射敏感性的生物剂量计奠定了坚实基础，也为深入揭示细胞生理性的内源DNA损伤修复体系开拓了新的思路和领域。方法：1.利用iTRAQ标记和串联质谱技术定量分析慢性低剂量（10cGy，0.2cGy/h）γ-射线辐照后，正常人体皮肤成纤维AG1522细胞的蛋白表达特征。2.筛选出低剂量辐照后表达改变最为显著的蛋白TCTP，观察离体培养的正常人体皮肤成纤维细胞内，TCTP对不同剂量、不同类型IR及多种过氧化环境损伤因素的反应敏感性，初步探讨其反应规律。3.通过建立三维立体皮肤模型及动物实验，验证TCTP作为辐照敏感性指示剂的可行性。4.利用siRNA技术干扰AG1522细胞内TCTP的表达后，通过微核形成（Micronucleus Formation, MN）评价辐照后DNA双链断裂（DNAdoublestrand breaks, DSBs）及其修复情况、[3H]-thymidine标定检测G1/S阻滞间期，Western检测DNA损伤修复相关蛋白p53、p21WAF1的调控。同时，观察低剂量辐照后细胞核内的TCTP定位表达改变，明确TCTP在IR致DNA损伤修复中的作用。5.通过封闭内源性蛋白合成、抑制蛋白酶解途径，观察低/高剂量辐照后TCTP的翻译后修饰改变；利用多种DNA损伤修复抑制剂，筛选低剂量γ-辐照后，TCTP参与DNA损伤修复的相关调控通路;以ATM基因突变(ATM+/-, ATM-/-)的皮肤成纤维细胞为平台，探讨TCTP的放射敏感性反应与ATM相关性。结果：1. iTRAQ-MS共筛选出22种蛋白对低剂量辐照的反应具有高敏感性，其中，TCTP的表达改变最为显著。2.低剂量/低LET辐照特异性地引起TCTP表达上调属于正常人体皮肤成纤维细胞内的普遍性反应。对比分析相同物理性质的低LET射线（γ-或质子）辐照后发现，10cGy均可引起TCTP蛋白表达显著增加并可持续至照后24h，相反，4Gy高剂量辐照后，TCTP蛋白表达无变化甚至呈现降低趋势；剂量-效应关系分析表明，不同正常人体皮肤细胞（AG1522和GM5758）暴露于中低剂量γ-辐照（<50cGy）后，TCTP均表达增加，暴露剂量>50cGy后，蛋白表达量逐渐降低。3.三维皮肤成纤维细胞辐照模型及受照小鼠脑部、肺部均表现出TCTP对低剂量IR的高度反应敏感性。利用细胞基质生物碳支架（Cytomatrix carbon scaffold，CCS）构建三维皮肤成纤维细胞模型，经过1-10cGy γ-辐照后发现，TCTP在低剂量辐照区具有高反应敏感性。C3H/HeJ小鼠暴露于10cGy γ-辐照后，其脑部、肺部TCTP表达显著增加，4Gy γ-射线暴露未见类似反应。4.低剂量/低LET辐照导致的TCTP表达上调属于氧化相关性调节。鉴于IR辐照属于氧化相关性刺激因素之一，在对比分析其他氧化损伤（过热、过氧化）因素后发现，低剂量刺激时，TCTP表达显著上调；而高剂量损伤性刺激未见TCTP表达改变甚至出现下降，其变化趋势类似于低LET的γ-或质子辐照效应。相反，非氧化相关因素UVC辐照后TCTP的表达未见改变。5.低剂量γ-辐照引起AG1522细胞内TCTP蛋白的稳定性增加；相反，高剂量辐照时TCTP发生降解。10cGy γ-辐照后，AG1522细胞内的TCTP蛋白稳定性增加；同时，4Gy辐照后，TCTP通过蛋白酶体途径发生降解。6.低剂量γ-辐照后，TCTP通过细胞核内高表达直接参与DNA双链断裂修复和辐照后p53的稳定性调控，该反应为ATM和其它PI3K家族成员依赖性，而p53、HDM2非依赖性。利用siRNA技术抑制AG1522细胞内TCTP的表达发现，细胞暴露于10cGy γ-辐照后p53蛋白的稳定性受到严重影响，DNA双链断裂修复几乎完全受阻；极低剂量1cGy γ-急性辐照，细胞核内便可出现TCTP显著高表达，证实TCTP直接参与了低剂量γ-辐照后的DNA损伤修复过程。利用多种特异的DNA损伤修复抑制剂复合10cGy辐照后发现，低剂量辐照时TCTP的核内高表达属于ATM和PI3K家族成员依赖性，而p53、HDM2非依赖性途径调控；ATM-/-皮肤成纤维细胞中，TCTP对低剂量IR的反应敏感性缺失，进一步证实低剂量辐照后TCTP调控的ATM依赖性。7.高剂量辐照所致的DNA损伤修复中，TCTP主要参与了p53下游的G1/S细胞检测点调控。转染TCTP siRNA的细胞受到4Gy高剂量γ-辐照后，其p53表达以及DNA损伤修复趋势同对照组无显著差异；但是，其G1期阻滞时间较阳性对照组明显缩短5.5h，p21WAF1活化受阻。结论：1.人体细胞内存在内源性、生理性的DNA损伤修复体系，该体系也许交叉但不能完全等同于强应激病理状态下的损伤修复体系，因此低剂量IR剂量-效应关系不应从高剂量反应曲线任意外延；2.正常人体皮肤细胞暴露于低剂量/高剂量IR后，TCTP的反应敏感性及功能不同；3.首次证实TCTP参与低剂量IR引起的DNA双链断裂损伤修复及p53调控；4.首次证实正常人体皮肤细胞受到高剂量IR辐照后，TCTP在G1/S细胞检测点调控中发挥了重要作用；5. TCTP可能成为理想的个体辐照敏感性检测指标。