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DNA双链断裂(double-strand break,DSB)是一种危害性非常高的损伤形式。如不能进行正确有效的修复,DSB将造成遗传信息的改变、缺失,严重影响基因组的稳定性,最终导致细胞凋亡或细胞癌变。真核细胞中具备了两种体细胞DSB的修复机制,一种是非同源末端连接(NHEJ)、另一种是同源重组(HR)。由于机制的区别,NHEJ途径在整个细胞周期都有发挥作用,但修复结果容易产生局部遗传信息的改变;HR途径则主要在G2/S期发挥作用,依赖于同源序列为修复模板,因此能够保证高精度的修复。根据修复过程中链侵入是否需要由RAD51重组酶的催化,同源重组途径可分为两种不同的类型:synthesis-dependent strand annealing(SDSA)途径需要 RAD51 重组酶的参与;而single-strand annealing(SSA)途径不依赖于RAD51重组酶。水稻RAD51旁系同源蛋白有5个成员:RAD51B、RAD51C、RAD51D、XRCC3、和XRCC2。它们参与水稻减数分裂同源重组过程中的作用已经基本明确,但它们在体细胞DSB重组修复中的分子机制依旧模糊,并且它们的作用机制在拟南芥和人类中呈现较大的差异。在本研究中,我们对5个水稻RAD51旁系同源基因在体细胞同源重组修复过程中的功能进行了研究,具体结果如下:1、与各自野生型相比,5个水稻rad51 paralogs基因突变体对博来霉素(DSB诱导物)更加敏感。2、我们构建了一套适用于水稻的体细胞重组修复率检测体系。通过对各个突变体的分析,发现水稻RAD51 paralogs基因的突变会造成体细胞SDSA或SSA重组修复率的降低(XRCC3对应SDSA,RAD51B和XRCC2对应SSA,R4D51C和RAD51D对应两者)。即:CDX3复合物参与SDSA重组修复过程,而BCDX2复合物参与SSA重组修复过程。3、我们通过根尖免疫染色的实验,考察在γ射线诱导的损伤修复过程中修复蛋白在DSB位点募集的作用关系。表现如下:a.在响应γ射线过程中,XRCC3、RRAD51C、或RAD51D基因的突变会导致RAD51蛋白的募集受到极大的损坏。b.在响应γ射线过程中,RAD51(而非RAD51D)基因的突变对另两个伙伴成员(XRCC3和RAD51B)的蛋白募集造成强烈的抑制;其他4个伙伴成员(XRCC3、RAD51D、RAD51B、或ZRCC2)基因的突变不影响RAD51C的蛋白募集;XRCC2和XRCC3基因的突变也不影响RAD51B的蛋白募集。c.野生型植株wortmannin处理(PI3K-like激酶抑制剂)的情况下,XRCC3和RAD51B的免疫信号显著降低,而RAD51C免疫信号没有变化,呈现与rad51c突变体中相似的蛋白募集现象。因此我们认为,水稻CDX3复合物参与SDSA重组修复过程,而BCDX2复合物参与SSA重组修复过程。重要的是,在水稻RAD51 paralogs依赖的体细胞重组修复过程中,RAD51C可以同时参与SDSA和SSA修复通路:它不仅是SDSA途径的RAD51蛋白(RAD51A1和RAD51A2)的募集所必需的,而且在招募它的伙伴成员(SDSA途径的XRCC3和SSA途径的RAD51B)的过程中,RAD51C可以发挥重要的支点作用,并且这一蛋白募集过程受到PI3K-like激酶的正面调控。