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點擊左上方藍字“HACS”可以關(guān)注哦！ |導(dǎo)讀： 細(xì)胞如何修復(fù)斷裂的DNA? H2AX在其中起到什么作用？
|背景介紹： DNA雙鏈斷裂的修復(fù)對基因組完整性的保護至關(guān)重要。染色體斷裂是復(fù)制叉的崩塌、淋巴細(xì)胞免疫受體的重排、生殖細(xì)胞減數(shù)分裂重組過程中的偶然產(chǎn)物。RAG1/2核酸內(nèi)切酶可使抗原受體編碼片段(V，D，和 J 基因片段)發(fā)生雙鏈斷裂，引發(fā)淋巴細(xì)胞抗原受體多樣性。V (d) j 末端的并列和連接需要在非同源末端連接( nonho- Michael Eckhaus,3 Thomas Ried,2 mologous end joining，NHEJ)中發(fā)揮功能的泛素化 DNA 修復(fù)蛋白(Ku80，Ku70，DNA-pkcs，XRCC4，Ligase4，和 artemis)。抗原合成對于促進淋巴細(xì)胞前體的發(fā)育和擴增是必須的。V(D)J 重組僅限制于 NHEJ 似乎優(yōu)先活躍的 G0/G1 細(xì)胞周期。
HR&NHEJ共同修復(fù)DSBs 另一個特異的DNA修復(fù)途徑，稱為同源重組（ homologous recombination，HR)，是解決減數(shù)分裂重組和增殖細(xì)胞中DNA雙鏈斷裂的關(guān)鍵途徑。
因此，NHEJ 或 HR 的丟失可能導(dǎo)致DNA雙鏈斷裂非能得到修復(fù)，導(dǎo)致淋巴細(xì)胞發(fā)育停滯。去除 p53依賴的凋亡功能可以消除阻斷HR蛋白 Brca1 的胸腺細(xì)胞擴張，但是會使 T 細(xì)胞產(chǎn)生大量的染色體畸變，并增加細(xì)胞受體轉(zhuǎn)化。相比之下，缺乏NHEJ 的小鼠進一步缺失p53并不能恢復(fù)淋巴細(xì)胞的發(fā)育，但是小鼠很快因為V(D)J 重組時IgH的異常修復(fù)死于前B細(xì)胞淋巴瘤。甚至NHEJ活性的中度下降也會導(dǎo)致染色體異常和增加4a/arf（-/-）小鼠單個DNA連接酶4等位基因缺失對小鼠肉瘤的敏感度。以上這些研究結(jié)果揭示了正常生理條件下的 DSBs 可以導(dǎo)致染色體轉(zhuǎn)位和基因擴增，在凋亡途徑受阻的情況下有可能誘發(fā)癌癥的發(fā)生。因此，DSBs 的即時識別和合理的修復(fù)對于維持基因組的穩(wěn)定性至關(guān)重要。為了修復(fù)DSBs，數(shù)以千計的存在于DNA斷裂口的組蛋白 H2AX 在它們獨特的C末端尾部絲氨酸殘基(小鼠的S136和S139) 發(fā)生磷酸化。H2AX磷酸化(γ-H2AX)是由(phosphoryldylinositol 3-kinase，PI-3K)-like 蛋白激酶成員ATM、ATR 和 DNA-PK 介導(dǎo)的。
ATM、ATR 和 DNA-PK 磷酸化H2AX γ-H2AX可以聚集在淋巴細(xì)胞、生殖細(xì)胞的正常生理性DNA雙鏈斷裂中，可由復(fù)制壓力和外部的DNA損傷介導(dǎo)。 許多已知的DNA損傷反應(yīng)成分，包括Brca1、Nbs1/Mre11/Rad50、53BP1、MDC1和Rad51，形成與先前存在的 γ-H2AX聚集區(qū)共定位的聚集區(qū)。
ATM、ATR在DNA損傷修復(fù)中的作用
此外, H2AX是建立損傷引起的包含以上大部分蛋白的修復(fù)區(qū)所必需的。核DNA損傷修復(fù)區(qū)的形成缺陷與DSBs應(yīng)答的損傷有關(guān)。
H2AXAX協(xié)助DNA損傷修復(fù)因子聚集雖然H2AX似乎調(diào)節(jié)HR和NHEJ，但它都不是這DSB修復(fù)通路的重要組成部分。例如，減數(shù)分裂重組在H2AX（-/-）小鼠中沒有受到嚴(yán)重影響。盡管H2AX（-/-）ES細(xì)胞，如HR因子RAD54缺失的細(xì)胞，對DNA交聯(lián)和impaired in targeted integration更敏感。同樣，酵母中唯一的C末端H2A絲氨酸殘基被消除后只會導(dǎo)致NHEJ活性的輕度受損。然而，依賴于NHEJ的免疫球蛋白類轉(zhuǎn)換重組在H2AX-/-小鼠中存在缺陷 。雖然H2AX（-/-）小鼠的淋巴細(xì)胞發(fā)育和V(D)J重組基本完整，但是淋巴細(xì)胞的絕對數(shù)量減少了2倍 。盡管H2AX對NHEJ或HR不是必需的，但H2AX缺乏會導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定。小鼠的H2AX位點映射到染色體11q23.3，而這一區(qū)域在人類淋巴和實體瘤中常常發(fā)生缺失突變。在本研究中，我們利用小鼠模型系統(tǒng)研究H2AX在腫瘤發(fā)生中的作用。
|核心內(nèi)容： 組蛋白H2AX在與γ輻射、減數(shù)分裂重組、DNA復(fù)制和抗原受體重排相關(guān)的DNA雙鏈斷裂的染色質(zhì)區(qū)域兩側(cè)位置發(fā)生磷酸化。
H2AX-/-p53-/-小鼠存活率低 我們的研究表明，在p53缺失(p53-/-)的情況下，單個H2AX等位基因的丟失會損害基因組的完整性，并增強癌癥的易感性。
H2AX-/-p53-/-導(dǎo)致染色體異常 與雜合子相比，腫瘤在H2AX純合子缺失（H2AX-/-）背景中出現(xiàn)得更早，并且H2AX-/-p53-/-淋巴瘤克隆性非互換易位和擴增的頻率增加。其中包括將c-myc癌基因與抗原受體位點并列的復(fù)雜重排。
CGH分析 用野生型H2AX恢復(fù)H2AX零等位基因可恢復(fù)基因組穩(wěn)定性和抗輻射能力，但通過用丙氨酸或谷氨酸殘基取代H2AX中保守的絲氨酸磷酸化位點，這種效應(yīng)被取消。我們的結(jié)果確定H2AX是基因組的守護者，它需要兩個等位基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物才能最佳地防止腫瘤的發(fā)生。------------------------------------------------------------------------
嫌太長不愛看的看這： 細(xì)胞雙鏈DNA發(fā)生斷裂后， H2AX被磷酸化，并招募Brca1、Nbs1/Mre11/Rad50、53BP1、MDC1和Rad51等蛋白分子通過非同源末端連接( nonho- Michael Eckhaus,3 Thomas Ried,2 mologous end joining，NHEJ)、同源重組（ homologous recombination，HR)兩種方式修復(fù)斷裂的雙鏈DNA.
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