核小体中8-羟基鸟嘌呤的损伤及修复机制

Oxidative DNA damage is a common cellular process. Due to its low redox potential, guanine is most reliable to oxidative damage, generating 8-oxoguanine (8-oxo-G). 8-oxo-G has been found to relate to many diseases such as cancer, alzheimers and angiocardiopathy. By far, our knowledge on damage and repair of 8-oxo-G is obtained from studies based on nucleoside, single strand oligonucleotides and short double strand DNA, whereas little is known about the chemical and biological activity of 8-oxo-G in nucleosome which is the fundamental unit of genome DNA in eukaryotic cells. By site-specifically introducing 8-oxo-G into nucleosome, we intend to illustrate the metabolism and repair pathway of 8-oxo-G in nucleosome. This study will provide insight into the relationship between DNA oxidative damage and mutagenesis as well as carcinogenesis in eukaryotic cells.

细胞内DNA氧化损伤普遍存在。鸟嘌呤G，因其低还原电势，最易被氧化损伤至8-羟基鸟嘌呤（8-oxo-G)。8-oxo-G与众多重大疾病，比如癌症，老年痴呆症，以及心血管疾病的发生发展相关。目前关于8-oxo-G氧化代谢机制的知识，基本来自于8-oxo-G修饰的单核苷、寡聚单链DNA和短片段双链DNA模型，而对真核细胞中DNA主要存在形式-核小体DNA的氧化损伤的生物、化学行为模式，知之甚少。我们拟定点引入8-oxo-G于重组核小体中，研究8-oxo-G对核小体结构和性质的影响，探讨核小体中8-oxo-G的损伤与修复分子机制，为阐明真核细胞DNA氧化损伤与基因突变以及细胞癌变的关系，提供理论基础。

8-羟基鸟嘌呤（8-oxo-dGuo)是DNA氧化损伤的重要标志物，与众多重大疾病，比如癌症，老年痴呆症，以及心血管疾病的发生发展相关。研究8-羟基鸟嘌呤的形成、检测、代谢途径、修复方式等问题，对于相关疾病的诊断和治疗，意义重大。游离态DNA 中8-oxo-dGuo的代谢途径和修复方式已有众多研究，而对真核细胞中DNA主要存在形式—核小体DNA—中氧化损伤的生物、化学行为模式，知之甚少。我们通过将8-oxo-dGuo定点引入于重组核小体中，研究了8-oxo-dGuo对核小体结构和性质的影响，探讨了核小体中8-oxo-dGuo的修复和氧化代谢机制。研究表明，8-oxo-dGuo修饰不影响核小体的结构和稳定性。与游离态DNA中的情形相似，修复酶hOGG1和APE1能够识别并作用于核小体中的8-oxo-dGuo，导致DNA链断裂，生成5’dRP。然而，核小体明显抑制8-oxo-dGuo的修复动力学；另一方面，组蛋白能够通过与5’dRP交联催化5’dRP的裂解，表现出修复酶的功能。我们还发现，单电子氧化剂可以进一步选择性氧化核小体中的8-oxo-dGuo，导致高效(某些情况下甚至是定量)的DNA-组蛋白交联。该交联在生理条件下稳定，不能被hOGG1识别和修复。该研究结果表明核小体中8-oxo-dGuo的损伤与修复机制比游离态DNA中更为复杂，这为阐明真核细胞DNA氧化损伤与基因突变以及细胞癌变的关系提供了新的视角。