人体的基因组始终暴露在内源及外源的各种DNA损伤因子下,而这些DNA损伤因子很有可能导致DNA损伤。DNA损伤如果不被有效修复,将会影响DNA复制、转录及染色体结构,甚至导致机体产生多种疾病,如癌症。为了修复DNA损伤,人体进化出了DNA损伤修复系统以应对各种DNA损伤试剂的威胁。碱基切除修复作为人体最为重要的DNA损伤修复系统之一,在修复烷基化、氧化、AP位点及单链断裂的DNA损伤中发挥重要作用。为了确保碱基切除修复能够及时、准确、高效地修复DNA损伤,机体内部存在多种对其调控的机制,包括蛋白质-蛋白质相互作用及翻译后修饰等。在本研究中,我们重点关注碱基切除修复的核心蛋白——聚合酶Polβ（DNA Polymerase beta,Polβ）,寻找与Polβ结合的蛋白质并研究它对Polβ及其参与的碱基切除修复过程的影响。为此,我们通过质谱及免疫共沉淀等技术鉴定出新的Polβ互作蛋白甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）和组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）,并集中研究了它们在碱基切除修复中的作用机制。其研究结果如下:1.GAPDH结合Polβ并参与碱基切除修复（1）一系列的免疫共沉淀实验证明了GAPDH和Polβ存在直接的结合,并且DNA损伤刺激能够增强细胞内的两者的相互作用。（2）研究了GAPDH和Polβ结合对两者稳定性及活性的影响。结果显示,蛋白间的相互作用不影响两者的稳定性。在活性方面,GAPDH可促进Polβ的聚合酶活性,而Polβ对GAPDH糖酵解活性没有影响。（3）由于Polβ活性和碱基切除修复效率密切相关,因此,我们进一步研究GAPDH对碱基切除修复效率的影响。我们分别使用纯化的重组蛋白和细胞裂解液重构碱基切除修复过程。结果显示,GAPDH可以显著促进碱基切除修复效率。（4）我们研究DNA损伤情况下,GAPDH核转运参与DNA碱基切除修复的具体机制。结果显示,DNA损伤处理促进酪氨酸激酶Src信号的激活,激活的Src介导了GAPDH的磷酸化并促进其入核。采用小干扰RNA敲降细胞中的GAPDH表达或者用Src抑制剂抑制GAPDH的核转运,细胞对DNA损伤试剂更为敏感。（5）靶向DNA损伤修复通路常用作肿瘤治疗的一种手段,对于抑制碱基切除修复通路相关蛋白来治疗肿瘤也被广泛研究。基于GAPDH在碱基切除修复中的发挥重要功能,我们初步探索了敲低肿瘤中GAPDH的表达水平在肿瘤化疗中的作用。异种移植小鼠皮下结肠癌肿瘤模型显示,特异性地抑制肿瘤中GAPDH的表达会增加肿瘤对化疗药物5-FU的敏感性,这一结果提示GAPDH有可能成为联合肿瘤化疗的一个新的靶点。2.HDAC3结合Polβ并参与碱基切除修复（1）HDAC3在细胞内可以和Polβ直接结合。通过构建不同区段的截断体并结合免疫共沉淀实验,我们发现HDAC3其N端1-180位的氨基酸是和Polβ结合必需区段。（2）DNA损伤刺激能增强细胞内HDAC3和Polβ的相互作用。（3）HDAC3可增强Polβ的聚合酶活力,并对碱基切除修复效率起促进作用。（4）抑制HDAC3在细胞内表达降低了胞内碱基切除修复效率,使得胞内DNA损伤大量积累,导致细胞对DNA损伤试剂的敏感性增加。综合以上,我们以碱基切除修复的重要蛋白Polβ为中心,鉴定出新的Polβ互作蛋白GAPDH和HDAC3,并论证了它们对Polβ功能及对碱基切除修复过程影响。我们的研究进一步丰富了Polβ的结合蛋白,拓展了甘油醛-3-磷酸脱氢酶和组蛋白去乙酰化酶在DNA损伤修复中的作用机制。