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错配修复系统功能缺陷通常引起各种癌症的发生,且错配修复功能缺陷癌细胞对一些常用临床化疗药物表现出一定抗性。因此,对错配修复系统机理的解析将有利于我们了解癌症发生机制并指导临床用药。目前在大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母和哺乳动物中发现错配修复蛋白与复制蛋白有相互作用,但这些相互作用的生物学意义尚不清楚。本研究以模式生物大肠杆菌为材料,探讨了错配修复蛋白MutS与复制蛋白βclamp相互作用的生物学功能以及错配修复蛋白MutL在DNA损伤应答中的作用。
通过构建MutS和βclamp的突变体,体内和体外实验方法分析了MutS和βclamp相互作用特性和其缺失对大肠杆菌突变率和细胞增殖的影响。结果表明MutS的两个βclamp结合位点功能不同:C端位点是βclamp的强结合位点,而N端结合βclamp能调控MutS的DNA结合活性。大量突变发生时,MutS-βclamp相互作用缺失造成突变率的增加和细胞增殖效率的降低,暗示缺失菌株中有更多的突变未被修正。因此推测MutS-βclamp相互作用的功能是提高错配修复系统的效率。
检测MutL突变或者缺失对细胞增殖和损伤细胞死亡的影响,结果表明MutL缺失会造成损伤细胞死亡率的降低以及MutL的ATPase活性能够调控细胞增殖。暗示MutL可能通过与复制蛋白的相互作用调控细胞增殖,从而使损伤细胞趋向死亡。
以上结果表明DNA错配修复和复制系统之间存在协调合作,共同维护基因组的稳定性,并为进一步研究人体错配修复系统与复制的关系以及临床病例分析提供了理论依据。