DNA损伤、修复与人类疾病
DNA损伤修复机制的缺陷与多种人类疾病有关,同时与肿瘤的发生以及衰老也有密切的关系。下面仅举几列进行介绍。
(一)核苷酸切除修复与着色性干皮病
1968年,Cleaver首先观察到着色性干皮病(xeroderma pigmentosum,XP)患者对紫外线造成的损伤无法修复。通过细胞融合实验发现,来源于不同患者的皮肤成纤维细胞对紫外线损伤的修复有互补作用,甚至可以使核苷酸切除修复的能力恢复正常。现在已知,核苷酸切除修复至少需要7个基因的参加,其中任何一个基因突变都可以引起XP病。这些基因分别命名为XPA、B、C、D、E、F和G,其中6个已被克隆,其相应的蛋白质也已被分离。
(二)错配修复与遗传性非息肉型结肠癌
遗传性非息肉型结肠癌(HNPCC)是最常见的遗传性癌瘤之一,是常染色体显性遗传性疾病。HNPCC的癌瘤细胞常表现出微卫星DNA的不稳定性。微卫星DNA是由1~4个碱基对的重复序列组成,其长度因人而异。同一个体,不同组织细胞的微卫星DNA长度相同。HNPCC癌瘤细胞的微卫星DNA长度较正常细胞或长或短。微卫星DNA的不稳定性在多个位点存在,可以作为错配修复功能缺陷的标志。HNPCC家族中表型正常者,其错配修复基因只有一个拷贝失活,但它们有较高的肿瘤易发性。当基因的第二个拷贝失活时,错配修复能力丧失,从而导致高突变表型的出现。修复能力的降低使其无法修复癌基因、抑癌基因关键部位的突变,因而有利于细胞恶性生长。(https://www.daowen.com)
(三)转录偶联修复与Cockayne综合征
Cockayne综合征(CS)是Cockayne首先报道的一种常染色体隐性遗传病,病变涉及多个系统,但皮肤癌易患率很低,有别于XP。CS由两组基因突变引起,一组是CS-A,CS-B/ERCC6基因突变,患者表现出典型的CS症状,CS-A与CS-B细胞间有互补现象;另一组是XPB,XPD或XPG基因突变引起的,患者除表现CS症状外,还有XP症状,即XP-CS。
Hanawalt认为,CS-A,与CS-B基因在XP患者无突变,是转录偶联修复缺陷所致。转录偶联修复(transcription-couple repair,TCR)是1982年由Mayne和Lehmann提出的。他们发现转录过程有利于DNA损伤修复的进行,基本转录因子(TFIIH)是转录启动所必需,也是参加核苷酸切除修复不可缺少的蛋白质因子。修复和转录过程的偶联是通过转录修复偶联因子(transcription repair coupling factor,TRCF)来实现的。如果TRCF基因发生突变,损伤的DNA在被修复以后,不能继续进行转录,因而导致病变。
(四)线粒体DNA损伤与衰老
线粒体是真核细胞内重要的细胞器,一切生命活动所需能量(ATP)有95%来自线粒体的氧化磷酸化,是人体内产生氧自由基的主要场所。正常情况下,氧自由基在产生的过程中与氢质子结合生成水被清除。如果氧自由基不能被及时清除,就会积累对DNA造成损害。研究发现线粒体DNA在35岁以上成人心肌中逐渐出现片段丢失现象。这种现象在其他组织中也有存在,且随着年龄的增加更为明显。现有研究证明线粒体DNA的损伤与多种老年病有密切关系。