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DNA在细胞内外各种因素的作用下可不断产生损伤,如体内代谢过程中产生的自由基和其它活性化合物,DNA在复制和重组过程中自发的错误;环境中的紫外线和离子辐射以及一些化学物质均能损伤DNA。哺乳动物通过主动防御机制来应对这些DNA损伤,被称为DNA损伤应答(DDR)。这一机制通过募集或装备一系列与修复相关的蛋白复合物并激活DNA修复系统,激活细胞周期检查点甚至细胞凋亡等程序来应对DNA损伤。而在这些过程中需要各种各样的蛋白参与其中,其中也包括DNA聚合酶Polδ。
DNA聚合酶δ是p125,p68,p50,p12四个亚基构成的异源四聚体,属于DNA聚合酶B家族,具有5-3聚合酶催化活性和3-5核酸外切酶活性。最新的研究发现它不仅是染色体DNA复制过程中最主要的复制酶,还参与多种形式的损伤修复。真核生物体内常见的一些修复途径如错配修复、跨损伤合成,碱基切除修复、核苷酸切除修复、双链断裂修复等过程中均涉及Polδ,而且Polδ本身也可能是一个DNA损伤响应的靶目标,它通过p12的降解由四聚体形式转换成三聚体形式应对DNA损伤。目前,对Polδ参与DNA损伤响应的研究已经取得了长远的进步,但是对Polδ及其相关蛋白参与DNA损伤响应的机制还完全不了解,因此本研究以HeLa细胞为材料,通过分别加入三种DNA损伤处理剂(HU,MMS,Aphidicolin)对细胞进行损伤,并进行WesternBlot验证;之后运用二维电泳技术分离并鉴定HU处理8小时前后HeLa细胞蛋白表达谱变化;最后对差异蛋白进行Go分析和KEGGPathway分析,得到的结果如下:
1.在损伤形成后,p12均会逐渐降解,其中在HU和MMS处理后,Chk-1会被磷酸化,从而激活ATR/Chk1信号通路。而机体对损伤进行修复后,p12又重新回复。
2.二维电泳后由PDquest软件分析出的差异蛋白经MALDI-TOF/TOF质谱鉴定。最终得到35个表达变化蛋白,其中表达上调蛋白17个,下调蛋白18个。
3.对差异蛋白的Go分析发现,在细胞定位方面,在处理前后的差异蛋白主要集中在胞内区域;在分子功能方面,处理前后的差异蛋白主要具有绑定和催化的功能;差异蛋白参与最多的是分子过程和代谢过程。而KEGGpathway分析表明:表达水平升高的蛋白,主要参与HumanDiseases通路,表达下调的蛋白主要参与metabolism和GeneticInformationProcessing通路。
通过二维电泳揭示DNA聚合酶Polδ及其相关蛋白DNA损伤修复过程中所扮演的角色,对今后从人类癌症发病的起因揭示:由于Polδ功能改变,使得遗传基因组不稳定,进而导致肿瘤发生的机制具有十分重要的意义。同时,本研究也为今后以Polδ为潜在新靶标,设计新的肿瘤诊断、治疗手段来抗击癌症疾病提供理论参考。