DNA損傷修復及腫瘤

1、DNA損傷修復與腫瘤CONTENTDNA損傷的因素DNA損傷修復系統(tǒng)腫瘤及其發(fā)生DNA損傷修復障礙與腫瘤CHAPTER01造成DNA損傷的因素1.DNA1.DNA分子自發(fā)性損傷分子自發(fā)性損傷（1 1）堿基的異構(gòu)互變）堿基的異構(gòu)互變（2 2）堿基的脫氨基作用）堿基的脫氨基作用（3 3） 脫嘌呤與脫嘧啶脫嘌呤與脫嘧啶 ( (堿基丟失堿基丟失) )（4 4）活性氧引起的堿基修飾與鏈斷裂）活性氧引起的堿基修飾與鏈斷裂2. 2. 物理因素引起的物理因素引起的DNADNA損傷損傷（1 1）紫外線（）紫外線（UVUV）引起的）引起的DNADNA損傷損傷（2 2）電輻射引起的）電輻射引起的DNADNA損傷損傷

2、3. 3. 化學因素引起的化學因素引起的DNADNA損傷損傷（2）烷基劑對）烷基劑對DNA的損傷的損傷（1）堿基類似物、修飾劑對）堿基類似物、修飾劑對DNA的損傷的損傷（3）嵌合劑對）嵌合劑對DNA的損傷。的損傷。 CHAPTER02DNA損傷修復機制五種DNA損傷修復光復活修復切除修復錯配修復系統(tǒng)重組修復SOS修復光復活修復 (Photoreactivation Repair) DNA在紫外線（UV）照射下，相鄰的嘧啶堿基形成二聚體，在可見光下，細胞內(nèi)的光復活酶(photoreactivating enzyme )被激活，使胸腺二聚體解開，從而正常復制的現(xiàn)象。1切除修復（Excission

3、Repair）（1）切除修復 又稱核苷酸的外切修復，是指DNA分子受損傷的部分在DNA內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA外切酶、DNA連接酶等共同作用下被切除，并以一條完整的鏈為模板合成切除的部分，使DNA恢復正常結(jié)構(gòu)的過程。2UvaA識別損傷部位，與識別損傷部位，與UvaB結(jié)合結(jié)合UvaA釋放，釋放， UvaC結(jié)結(jié)合合UvaC在損失部位的兩側(cè)切割在損失部位的兩側(cè)切割DNAUvaD解開解開DNA雙鏈，使損雙鏈，使損傷部位傷部位DNA單鏈單鏈脫離脫離（2）DNA核苷酶修復及AP核酸酶修復途徑DNA外切酶切除損傷外切酶切除損傷部位的部位的DNA單單鏈鏈DNA連接酶補平缺口連接酶補平缺口DNA聚合酶合成新

4、的聚合酶合成新的DNA片段片段AP核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶切開切開DNA鏈鏈錯配修復 (Mismatch Repair，MMR MMR是在含有錯配堿基的DNA分子中，使正常核苷酸序列恢復的修復方式；主要用來糾正DNA雙螺旋上錯配的堿基對。 修復的過程：識別出正確的鏈，切除掉不正確的部分，然后通過DNA聚合酶III和DNA連接酶的作用，合成正確配對的雙鏈DNA 區(qū)分母鏈和子鏈，只切除子鏈上錯誤的核苷酸，而不會切除母鏈上本來就正常的核苷酸。 具有一定的方向性。3重組修復 (Recombinational Repair) 是一種復制后修復，這個過程必須依賴重組后的過程，原原DNADNA損傷損傷可能永遠存

5、在可能永遠存在于子代細胞并遺傳遺傳下去，也可能被其他機制修復。 在在沒有互補鏈可以利用沒有互補鏈可以利用的情況下，eg:DNA復制過程時兩條鏈已經(jīng)分開后發(fā)生DNA損傷，采用重組修復。41.受損傷的受損傷的DNA鏈復制時，產(chǎn)生的子鏈復制時，產(chǎn)生的子代代DNA在損傷的對應部位在損傷的對應部位出現(xiàn)缺口出現(xiàn)缺口。2.另一條另一條母鏈母鏈DNA與有缺口的子鏈與有缺口的子鏈DNA進行進行重組交換重組交換，將母鏈，將母鏈DNA上相上相應的片段填補子鏈缺口處，而母鏈應的片段填補子鏈缺口處，而母鏈DNA出現(xiàn)缺口出現(xiàn)缺口3.以另一條子鏈以另一條子鏈DNA為模板為模板，經(jīng)，經(jīng)DNA聚合酶催化合成一新聚合酶催化合成一

6、新DNA片段填補母片段填補母鏈鏈DNA的缺口，最后由的缺口，最后由DNA連接酶連連接酶連接，完成修補。接，完成修補。SOS修復（SOS Repair）5CHAPTER03腫瘤及其發(fā)生機制腫瘤是機體在各種因素作用下，局部組織的細胞在基因水平上失去了對其生長的正常調(diào)控，導致細胞的異常增生而形成的新生物。腫瘤是基因疾病，其生物學基礎是基因的異常。致瘤因素使體細胞基因突變，導致正常基因失常，基因表達紊亂，從而影響細胞的生物學活性與遺傳特性，形成了與正常細胞在形態(tài)、代謝與功能上均有所不同的腫瘤細胞。腫瘤的發(fā)生是多基因、多步驟突變的結(jié)果。不同的基因的突變與不同強度的突變形成了不同的腫瘤。腫瘤的形態(tài)異常，是

7、腫瘤病理診斷的依據(jù)。腫瘤的發(fā)生機制人類對腫瘤發(fā)病機制的認識經(jīng)歷一個漫長的過程，從過去單一和物理致癌、化學致癌、病毒致癌、突變致癌學說上升到多步驟、多因素綜合致癌理論。癌變分子機制主要包括：癌基因（oncogene）激活、過度表達；抑癌基因突變、丟失；微衛(wèi)星不穩(wěn)定（microsatelliteinstability，MSI），出現(xiàn)核苷酸異常的串聯(lián)重復（16個堿基重復序列）分布于基因組；修復相關(guān)基因功能喪失，如錯配修復基因突變，該組修復DNA損傷的基因一旦發(fā)生突變，導致細胞遺傳不穩(wěn)定或致腫瘤易感性增加；凋亡機制障礙；端粒酶（telomerase）過度表達；信號轉(zhuǎn)導調(diào)控紊亂；浸潤轉(zhuǎn)移相關(guān)分子機制等。

8、目前，已知的癌基因較多，抑癌基因也有十余個，錯配修復基因則主要有6個（hMSH2、hMSH3、hMSH6、hMLHl、hPMSl和hPMS2）。腫瘤發(fā)生的分子生物學基礎 （l）癌基因1)原癌基因、癌基因及其產(chǎn)物癌基因是具有潛在的轉(zhuǎn)化細胞的能力的基因。由于細胞癌基因在正常細胞中以非激活的形式存在，稱為原癌基因。原癌基因可被多種因素激活。原癌基因編碼的蛋白質(zhì)大都是對正常細胞生長十分重要的細胞生長因子和生長因子受體，如血小板生長因子（PGF），纖維母細胞生長因子（FGF），表皮細胞生長因子（EGF），重要的信號轉(zhuǎn)導蛋白質(zhì)（如酪氨酸激酶），核調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)（如轉(zhuǎn)錄激活蛋白）和細胞周期調(diào)節(jié)蛋白（如周期素、周

9、期素依賴激酶）等。2）原癌基因的激活原癌基因的激活有兩種方式：發(fā)生結(jié)構(gòu)改變（突變），產(chǎn)生具有異常功能的癌蛋白。b.基因表達調(diào)節(jié)的改變（過度表達），產(chǎn)生過量的結(jié)構(gòu)正常的生長促進蛋白?；蛩降母淖兝^而導致細胞生長刺激信號的過度或持續(xù)出現(xiàn)，使細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化。（2）腫瘤抑制基因腫瘤抑制基因的產(chǎn)物能抑制細胞的生長，其功能的喪失可能促進細胞的腫瘤性轉(zhuǎn)化。腫瘤抑制基因的失活多是通過等位基因的兩次突變或缺失的方式實現(xiàn)的。常見的腫瘤抑制基因有Rb基因，P53基因，神經(jīng)纖維瘤病1基因（NFl），結(jié)腸腺瘤性息肉基因（DCC）和Wilms瘤基因(WT1）等。Rb基因的純合性缺失見于所有的視網(wǎng)膜母細胞瘤及部分骨肉瘤、乳

10、腺癌和小細胞肺癌等腫瘤，Rb基因定位于染色體13ql4，Rb基因的兩個等位基因必須都發(fā)生突變或缺失才能產(chǎn)生腫瘤，因此Rb基因是隱性癌基因。 P53基因異常缺失包括純合性缺失和點突變，超過50的腫瘤有P53基因的突變。尤其是結(jié)腸癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌中突變更為多見。（3）凋亡調(diào)節(jié)基因和DNA修復調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)細胞進入程序性細胞死亡的基因及其產(chǎn)物在腫瘤的發(fā)生上起重要作用，如bcl2可以抑制凋亡，bax蛋白可以促進凋亡，DNA錯配修復基因的缺失使DNA損害不能及時被修復，積累起來造成原癌基因和腫瘤抑制基因的突變，形成腫瘤，如遺傳性非息肉性結(jié)腸癌綜合征。CHAPTER04DNA損傷修復障礙與腫瘤腫瘤發(fā)

11、生是DNA損傷對機體的遠后效應之一眾多研究表明，DNA損傷 DDNA修復異常 基因突變 腫瘤發(fā)生是貫穿腫瘤發(fā)生過程的重要環(huán)節(jié)DNA損傷可導致原癌基因的激活，也可導致腫瘤抑制基因的失活。原癌基因與腫瘤抑制基因的表達或活性失衡是細胞惡變的重要機制。 舉例：著色性干皮?。╔eroderma Pigmentosis，XP） 一種罕見的由DNA修復基因缺陷所致的常染色體隱性遺傳性病。 臨床表現(xiàn)：對光極度敏感、神經(jīng)系統(tǒng)異常、早發(fā)腫瘤。 患病機制：患者的皮膚細胞內(nèi)DNA切除修復酶系統(tǒng)存在缺陷，不能對UV誘發(fā)的大量DNA損傷進行有效的修復，特別是人的抑癌基因p53發(fā)生突變就會促進癌癥的發(fā)生。舉例：遺傳性非息肉性結(jié)腸癌（HNPCC