依赖于环指蛋白8的人DNA聚合酶δ体外泛素化反应探讨

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在真核生物B-家族三种主要DNA聚合酶(Polα、Polδ和Polε)中,Polδ是最重要的一种复制性聚合酶,除了在染色体 DN A复制过程中起重要作用外,它还参与多种形式的DN A损伤修复过程,在维持细胞周期的正常调节以保证基因组结构的完整性和遗传稳定性方面具有特殊的重要意义。人源 DN A聚合酶δ是由四个亚基组成的异源四聚体:催化大亚基p125、小亚基p50、以及另外两个辅助亚基p68和p12。前期的研究发现,在损伤试剂处理或射线诱导而引起 DN A损伤的情况下,最小亚基p12在ATR/Chk1通路调控下以泛素化依赖(ubiquitinylation-dependent)的形式经蛋白酶体降解,从而导致细胞内Polδ由原来的四聚体形式Po lδ4转换为三聚体Po lδ3以应对DN A损伤,并可能在随后的修复过程中起着重要作用。  研究表明,p12的降解可能受到多种E3介导的多泛素化途径的调控,但截止到目前,仅鉴定出两种E3连接酶,环指蛋白8(Ring Finger Protein8, RNF8)和CRL4Cdt2,它们均介导了以 p12为靶标的多泛素化修饰。有报道指出,p68亚基在体内也能够被泛素化和类泛素化修饰,但在应对DNA损伤的过程中,Polδ究竟有多少亚基、具体哪个亚基、被何种E2/E3系统所介导、是发生多泛素还是单泛素修饰等的详细机制均不是很清楚。  几乎所有主要的DN A修复途径、损伤避免机制和细胞周期检查点响应等过程都或多或少的受到泛素化和(或)类泛素化 SUMO修饰途径的调控。泛素化和 SUMO参与多种 DNA的修复过程,如跨损伤合成(Translesion Synthesis)、核苷酸切除(Nucleotide Excision)、同源重组(Homologous Recombination)等。基于泛素化修饰在各种DNA损伤修复途径中的重要作用,本论文研究拟对Polδ的四个亚基分别进行体外泛素化分析,为揭示Polδ的泛素化修饰在DN A损伤应答过程中的未知功能提供参考。  本研究应用昆虫-杆状病毒表达系统,通过制备具 E3连接酶活性的RNF8,结合外购的多种E2缀合酶,对Po lδ的四个亚基分别进行泛素化修饰的体外分析;同时通过外购的E2/E3系统-RAD6/RAD18,对Polδ各亚基也进行了初步的泛素化体外分析。结果表明,RNF8既可介导p50单泛素化修饰,又可介导p12亚基的多泛素化修饰,但不能介导p125亚基的泛素化。RAD6/RAD18作为E2/E3酶,在DN A基质的存在下,能够介导p50的泛素化修饰,类似条件下,RAD6/RAD18也可介导p12的单泛素化修饰。  人类疾病,特别是癌症疾病对人类的健康和生存构成重大威胁,是世界各国面临的最重要社会问题之一。通过本论文的研究,将进一步加深对Po lδ泛素化修饰调控的理解,探索涉及维持基因组稳定性和控制细胞有序分裂的新机制,为今后以Po lδ作为某些小分子抑制剂的潜在靶标,设计新的肿瘤诊断和治疗手段来抗击癌症疾病提供理论参考。
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