DNA同源重组修复的分子机制

电离辐射直接造成生物靶分子细胞DNA的损伤，DNA的损伤类型很多，其中以DNA双链断裂（double strand break，DSB）最为严重。DNA DSB的修复较其他类型的DNA损伤更加困难。不修复则可能导致染色体断裂和细胞死亡，而修复不当则可能导致染色体缺失、重排、转位和倒置等，从而易于形成肿瘤等疾病。DNA损伤的不完全修复可导致基因组不稳定，机体细胞为了对抗损伤，发展出多个修复系统来保证基因组的完整性，同源重组修复（homologous recombination repair，HRR）是DNA DSB损伤修复的主要方式，对于保持哺乳动物细胞的基因组完整性十分重要。重组即遗传物质的重排，同源重组是指发生在同源DNA序列间的重组，主要是利用DNA序列间的同源性来识别，而负责配对和重组的蛋白质因子并无碱基序列特异性。     

DNA双链断裂残留损伤与癌细胞辐射敏感性研究

目的 了解不同组织来源癌细胞株和人体肿瘤组织原代细胞的DNA双链断裂损伤修复的个体差异性,探寻预测癌细胞辐射敏感性的生物指标。方法 ⁶⁰Co γ射线照射诱发DNA损伤,脉冲电场凝胶电泳检测DNA双链断裂损伤修复,细胞克隆形成能力法检测细胞辐射敏感性。结果 8个不同组织来源癌细胞株的辐射敏感性有较大的差异(D₀为0.65~2.15 Gy),不同细胞株20 Gy γ射线照射诱发产生的DNA双链断裂原初损伤有一定的差别,但与细胞辐射抗性无相关性。辐射敏感细胞SX-10的DNA双链断裂修复缺陷发生在早期快速修复相,而A2780细胞的修复缺陷是发生在晚期慢速修复相。20 Gy照射修复2 h后DNA双链断裂残留量与细胞辐射敏感性指标D₀或SF₂值有显著的相关性。不同个体患者脑肿瘤组织原代细胞之间,辐射诱发DNA双链断裂的修复反应存在明显差异,修复2 h后残留损伤的个体差异性分布类似于癌细胞株。结论 DNA双链断裂残留损伤与癌细胞辐射抗性有显著相关性,可作生物指标预测肿瘤组织细胞对放射治疗的反应性。     

PARP抑制剂3-AB的辐射致敏作用及其机制

多聚（ADP-核糖）聚合酶[poly（ADP-ribose）polymerase，PARP]是广泛存在于细胞内的一种具有蛋白修饰和核苷酸聚合作用的聚合酶，在多种有害因素造成细胞DNA断裂损伤修复过程中发挥重要作用。3-氨基苯甲酰胺（3-aminobenzamide，3-AB）是一种PARP特异性抑制剂，有报道证实，通过3-AB对PARP的抑制作用可以改变细胞对辐射引起的双链断裂的修复，引起一系列生理生化改变，而细胞对于电离辐射的敏感性也可由于PARP的活性而被改变。     

γ-H2AX分析用于检测电离辐射致HepG2细胞DNA双链断裂的研究

目的 应用γ-H2AX分析检测电离辐射导致肝癌细胞株HepG2基因组DNA双链断裂的情况，并检测在不同细胞周期时相中的表达差异，从而了解不同时相HepG2细胞株的辐射敏感性。方法利用胸腺嘧啶核苷（TdR）阻断HepG2细胞于G1期末，于不同时间点分别得到同步化的S期和G2/M期细胞，用60Coγ射线照射细胞，建立DNA双链断裂模型，采用免疫荧光法和Westemblotting检测γ-H2AX的表达。结果TdR阻断后继续培养至34和40h，分别得到了较高同步化程度的S期和G2／M期HepG2细胞；受照后的HepG2细胞中Y-H2AX表达较照射前显著增高，处于S期的细胞γ-H2AX表达增加更为突出。结论不同周期时相的HepG2细胞受照后均检测出不同程度的DNA双链断裂，其中S期细胞尤为敏感。γ-H2AX对DNA双链断裂快速敏感的反应使γ-H2AX分析在检测早期DNA双链损伤中具有广泛的廊用前景。     

DNA损伤应答与DNA双链断裂修复

在多种多样的生物体中，基因组保持完整具有极为重要的意义，它是细胞发挥功能和维持生存的必要条件。但是许多内源或外源因素如电离辐射（IR）、基因毒性剂、复制叉停止．核酸酶、减数分裂、免疫细胞V（D）J基因重排等，均可引起DNA损伤，破坏基因组的稳定性。DNA损伤发生频率很高．其中DNA双链断裂（DNA double strand breaks，DSBs）是最严重的DNA损伤，是细胞内多种类型的DNA损伤中最危险的一种，如何及时地感直DNA的损伤并进行修复．是至美重要的一个问题．     

低剂量率辐射生物效应的研究进展

辐射的剂量率能显著影响放射治疗的生物效应，降低剂量率就降低了生物效应。然而。当剂量率降低到一定阈值以下，DNA损伤不能激活细胞的探测器——共济失调毛细血管扩张症突变（ATM）基因以及ATM基因介导的损伤修复途径，因而出现细胞高的致死性，即“反剂量率效应”。在持续低剂量率照射下，主要有两条修复途径参与双链断裂（DSB）的修复，即非同源末端连接（NHEJ）修复和同源重组（HR）修复。这些修复系统在亚致死性损伤和产生剂量率效应中起重要作用。如果损伤得以完整和精确的修复，细胞的辐射敏感性就会发生改变；如果损伤不能被修复。则会诱导细胞凋亡。p53基因在低剂量率辐射引起的细胞周期阻滞和诱导细胞凋亡过程中起关键作用。     

基于DNA双链断裂损伤簇的相对生物效能模拟计算

目的从追溯辐射引起的DNA损伤机制出发, 根据基本的生物物理原理获取DNA双链断裂(DSB)损伤簇表示的相对生物效能(RBE)值, 探讨DNA损伤与染色体畸变、生殖细胞死亡生物效能的相似性。方法以低能电子、质子、α粒子作为研究对象, 通过辐射物理化学模型, 模拟细胞核受粒子辐射的过程。在基于损伤点密度的含噪声密度聚类(DBSCAN)算法的基础上, 改进DSB损伤簇分类方法, 以减弱模拟过程中损伤点与能量沉积随机分布假设的联系, 使得DSB损伤簇更接近于非随机分布。计算获得DSB损伤簇的产额, 提出以DSB损伤簇计算RBE值的方法。结果 2 MeV α粒子的DSB损伤簇RBE值(12.29)与生物实验中染色体片段(15.3±5.9)、细胞存活(14.7±5.1)表示的RBE相近。结论高传能线密度(LET)电离辐射后, 不同于简单DSB, DSB损伤簇的RBE与染色体畸变、细胞存活生物效能存在一定的相似性。     

应用脉冲电场凝胶电泳分析X射线诱发人骨肉瘤细胞DNA双链断裂与损伤修复效应

目的 研究电离辐射诱发人骨肉瘤肿瘤细胞DNA双链断裂与辐射损伤修复效应, 观察辐射损伤、损伤修复效应与肿瘤细胞辐射敏感性之间的关系。方法 选用强制均匀电场电泳, 分别测定经不同剂量X射线照射和相同剂量照射后培养不同时间, 人骨肉瘤Rho0和143.B肿瘤细胞株DNA双链断裂。结果 (1)X射线诱发人骨肉瘤肿瘤细胞的DNA双链断裂与辐射剂量呈线性正比关系; (2)培养后的人骨肉瘤肿瘤细胞对辐射诱发的DNA双链断裂具有一定修复能力; (3)Rho0比143.B细胞株具有更高的辐射敏感性; (4)脉冲电场凝胶电泳技术是分析人肿瘤细胞DNA双链断裂的敏感方法。结论 脉冲电场凝胶电泳是分析人肿瘤细胞DNA双链断裂的敏感方法; 电离辐射诱发人骨肉瘤细胞DNA双链断裂与损伤修复效应和肿瘤细胞的辐射敏感性有密切关系。     

中性单细胞电泳检测肿瘤细胞放射敏感性

目的　探讨中性单细胞电泳检测肿瘤细胞放射敏感性的可行性。方法　应用克隆形成法和中性单细胞电泳技术 ,检测辐射诱导的人红白血病细胞株K562 、人结肠腺癌细胞株LS T 1 1 7和鼠胶质瘤细胞株C6的初始DNA双链断裂数及双链断裂后的修复 ,以及两者与细胞放射敏感性之间的关系。结果　 3种细胞系的放射敏感性依次为K562 >LS T 1 1 7>C6;3种细胞系的DNA迁移长度都随着照射剂量的增加而增大 ,呈良好的剂量效应关系。在相同剂量下辐射诱导的DNA双链的初始断裂数目 ,也依次为K562 >LS T 1 1 7>C6;3种细胞系经 1 0GyX射线照射 ,并在PBS中培养不同时间后DNA迁移长度 ,都有较大幅度的下降 ,但下降幅度依次为C6>LS T 1 1 7>K562 。在相同剂量下辐射诱导的DNA双链断裂后的修复能力 ,也依次为C6>LS T 1 1 7>K562 。结论　辐射诱导的DNA双链断裂及修复 ,与细胞放射敏感性有很好的相关性 ,可望用于肿瘤细胞内在放射敏感性的预测     

丙型肝炎病毒核心蛋白激活iNOS表达对DNA的损伤作用研究

目的：在转基因小鼠中，研究丙肝病毒（HCV）核心蛋白激活诱导型一氧化氮合成酶（iNOS）表达对DNA的损伤作用。方法：携带HCVeDNA的质粒载体pSC—1／HCV显微注射入C57小鼠受精卵。取12月龄小鼠肝组织标本．RT-PCR和Western印迹检测HCV和iNOS的表达水平。尾静脉注射小分子RNA干扰片段作为实验组，PBS作为对照组。对比各组小鼠的iNOS在mRNA和蛋白水平的表达情况及其体内NO的含量。通过连接反应介导的PCR（LM-PCR）方法，评价iNOS和NO水平变化对DNA双链断裂（DSB）的影响。结果：在转基因小鼠的肝脏中，有HCV和iNOS的特异性高表达，NO含量和DSB水平也远高于未转染HCV基因的正常小鼠。经RNA干扰作用6d后，实验组小鼠的iNOS表达在mRNA和蛋白水平都有非常明显的下降（P〈0．01）；同时NO含量也下降（P〈0．01），DSB现象基本消失。结论：HCV核心蛋白在肝细胞中能激活iNOS的表达，诱导生成NO，进而引发DSB现象，造成时基因组DNA的损伤。RNA干扰可以有效逆转HCV对iNOS基因的激活，对于治疗和预防HCV患者发生的肝癌具有重要意义。     

应用脉冲电场凝胶电泳分析X射线诱发人骨肉瘤细？…

目的 研究电离辐射诱发人骨肉瘤肿瘤细胞ＤＮＡ双链断裂与辐射损伤修复效应,观察辐射损伤、损伤修复效应敏感性之间的关系。方法 选用强制均匀电场电泳,分别测定经不同的剂量Ｘ射线照射和相同剂量照射后培养不同时间,人骨肉瘤Ｒｈｏ０和１４３．Ｂ肿瘤细胞株ＤＮＡ双链断裂。结果 （１）Ｘ射线诱发人骨肉瘤瘤细胞的ＤＮＡ双链辐射剂量呈线性正比关系;（２）培养后的人骨肉瘤肿瘤细胞对射诱发的ＤＮＡ双链断裂具有一定修复能力     

AT细胞对电离辐射敏感原因的探讨

AT细胞具有对电离辐射和拟辐射物质的高敏感性以及DNA合成抑制市性，存在复杂的基因异质性，本从AT细胞的遗传学互补性分析，DNA损伤修复缺陷以及DNA拓扑酶学研究三方面对AT细胞辐射敏感性的分子机理等进行了讨论，认为DNA双链修复缺陷与重接忠实性下降可能是AT细胞电离辐射敏感性的原因。     

Ku蛋白与DNA修复

电离辐射易引起DNA双链断裂(DSB),Ku蛋白作为异二聚体,主要参与非同源末端联接修复DSB。Ku蛋白在维持端粒结构发挥至关重要的作用。在人的不同肿瘤中,Ku蛋白有着异常表达,且Ku蛋白的表达和功能与肿瘤放化疗抵抗有关。通过抑制Ku蛋白可增强放化疗敏感性。因此,Ku蛋白可作为放化疗增敏的靶点。     

肿瘤细胞对p(35)Be快中子的辐射敏感性研究

目的 比较肿瘤细胞p(35)Be块中子及γ射线的辐射敏感性,为肿瘤的快中子治疗提供理论依据。方法 用细胞集落在存活方法研究人黑色素瘤细胞（WM9839）、人口 皮癌细胞（KB）、人结肠腺癌细胞（LS－T－117）和人前列腺癌细胞（PC3M）等4种细胞对快中子及γ射线的辐射敏感性,用彗星电泳技术研究WM9839细胞在快中子及γ射线照射后DNA损伤的修复效应。结果 细胞存活实验表明,p(35)Be快中子照射后4种肿瘤细胞的D0值（或SF2值）较γ射线照射后差异减小,即4种肿瘤细胞对快中子的辐射敏感性差异减小;快中子2Gy照射后,WM9839细胞DNA损伤修复曲线整体上下降较γ射线2Gy照射后慢,到180min时,DNA损伤残留率明显高于γ射线2Gy照射。结论 快中子治疗肿瘤可以很好地弥补低LET射线放射治疗的不足,特别是对低LET射线较为耐受的肿瘤细胞,如KB细胞和WM98309细胞。     

Tip60基因沉默对细胞DNA双链断裂修复和辐射敏感性的影响

目的 探讨Tip60对细胞辐射敏感性的影响及相关机制。方法 采用siRNA和Tip60乙酰转移酶抑制剂漆树酸,抑制U2OS细胞中Tip60的表达或乙酰转移酶活性;用克隆形成率分析细胞对⁶⁰Co γ射线的敏感性;采用γ-H2AX原位免疫荧光集簇点法,检测DNA双链断裂损伤修复;用免疫共沉淀检测蛋白质的相互作用。结果 siRNA沉默Tip60表达明显提高了U2OS细胞对1、2 Gy中、低剂量γ射线的敏感性(t=3.364、3.979,P＜0.05),但对4 Gy大剂量照射的细胞存活率无明显影响。γ-H2AX集簇点检测结果表明,照射后1、4和8 h,Tip60失活导致细胞DNA双链断裂修复能力降低(t=3.875、3.183和3.175, P<0.05)。细胞在受到电离辐射损伤后,Tip60与DNA修复蛋白DNA-PKcs发生相互作用,漆树酸能抑制DNA-PKcs的T2609位点的磷酸化。结论 Tip60通过与DNA-PKcs相互作用,调控细胞DNA双链断裂修复机制,对细胞辐射敏感性产生影响。     

单细胞凝胶电泳检测DNA辐射损伤的剂量-效应关系研究

目的探索新的简便、快捷的辐射生物剂量学方法，用于急性辐射事故早期生物剂量估算。方法用中性单细胞凝胶电泳技术检测辐射诱导的DNA双链断裂，CASP软件分析彗星图像，主要观察彗星头部DNA％（HDNA％）、尾部DNA％（TDNA％）、彗星全长（CL）、尾长（TL）、尾矩（TM）和Olive尾矩（OTM）等指标，SPSS12．0软件拟合剂量．效应曲线。结果上述指标均呈显著剂量一效应关系，以OTM指标的拟合优度最佳。结论中性单细胞凝胶电泳技术结合CASP软件的应用，有望成为新一代辐射生物剂量计。     

细胞共培养旁效应实验模型的建立及其在低剂量α粒子诱发旁效应DNA损伤的应用

目的 建立研究旁效应DNA损伤的新的实验模型,探究低剂量α粒子辐射产生的旁效应DNA双链断裂(DSB)和修复的效应特征。方法 利用发红色荧光的HsBrk1-RFP融合蛋白标记其中一个细胞系,达到在共培养的条件下将直接受照细胞和非照射旁细胞区分开来,建立旁效应实验模型,α粒子照射细胞,γH2AX免疫荧光杂交和激光共聚焦显微观察检测DNA DSB损伤和修复动力学。结果 建立了HFS-RFP细胞和HFS细胞共培养的旁效应研究实验模型。无论是0.1 Gy还是0.2 Gy α粒子照射,直接受照细胞HFS-RFP和旁效应细胞HFS中的γH2AX簇集点数随时间变化的趋势相似,均在照后1 h达到高峰,随即减少,但在照射后8 h又出现一个高峰值,显示第二次DNA DSB损伤。旁效应二次DSB损伤要明显弱于直接受照细胞的二次损伤。结论 建立的细胞共培养旁效应实验模型能够成功地应用于低剂量的α粒子诱导的旁效应研究,并且低剂量的α粒子照射产生旁效应DSB损伤与修复的变化趋势与直接照射细胞的损伤相似,旁效应二次DSB损伤弱于直接照射细胞的二次损伤,可能与DNA簇集复杂损伤发生比例有关。     

电离辐射和核酸内切酶诱发DNA双链断裂作为致癌致畸致突和细胞死亡的临界损

本语言综述了低传能线密度（LET）电离辐射、胰脱氧核糖核酸酶（DNaseI)和限制性内切酶（RE）引起DNA双链断裂（DSB）末端基团化学结构的改变，这些均为细胞毒因子，与细胞周期无关，可使体外哺乳动物细胞产生染色体畸变，也可引起基因突变和细胞癌变，核酸内切酶引起的染色体畸变可人微言轻低密度电离辐射引起染色体畸变的模型。     

基于随机森林的电离辐射诱导DNA双链断裂分类模型的构建与应用

目的 构建预测电离辐射诱导DNA双链断裂（DSB）水平的随机森林分类模型,初步研究DSB在基因组中的分布规律。方法 将GRCh38参考基因组分为50 kb的片段,根据MCF-7细胞的测序数据把片段分为电离辐射诱导的DSB低水平和高水平区域,以8种表观遗传学特征作为输入,随机将数据集的2/3列为训练集,1/3列为测试集,构建含100棵决策树的随机森林分类模型。分析分类模型中表观遗传学的特征重要性,展示这些标记在不同DSB水平区域的富集差异。结果 随机森林分类模型在测试集上预测的准确率为99.4%,精准率为98.9%,召回率为99.9%,受试者操作特征曲线下面积为0.994。8个特征中H3K36me3和DNase标记的重要性最高,富集分析表明DSB高水平区域的这两类标记明显高于DSB低水平区域。结论 以表观遗传学数据作为特征输入,随机森林分类模型可在50 kb基因组区域上准确预测电离辐射诱导的DSB水平,分析表明这些DSB可能主要分布在基因组中转录活跃的部位。     

慧星电泳用于肿瘤细胞辐射敏感性检测的研究

目的：探讨彗星电泳方法检测肿瘤细胞对γ射线的辐射敏感性的可行性。方法：以自行设计的图像分析系统，用彗星电泳方法检测4种人肿瘤细胞受γ射线照射后细胞初始DNA损伤，以及细胞径30min修复时DNA损伤残余率；用细胞集落存活法检测2Gy γ射线照射后细胞存活率。结果：4种肿瘤细胞初始DNA损伤与辐射敏感性无关，2Gyγ射线照射后4种细胞存活率（SF2）与细胞经30min修复后的DNA损伤残余率相关明显（r=-0.87)，结论：本实验方法有可能成为一种快速、准确检测肿瘤细胞内在辐射敏感性的方法。