低能离子诱导拟南芥基因组不稳定性的研究

体细胞同源重组产生的DNA重排、缺失和复制等是基因组不稳定的重要指标,以拟南芥菜GUS基因重组报告系R2L100和R3L66为实验材料,以体细胞同源重组频率(每个植株上的GUS斑点数目)作为评估标准,研究低能Ar+离子和α粒子辐射对植物基因组稳定性的影响。结果表明:30keV的Ar+离子辐照拟南芥干种子,在500×1013—3000×1013ions/cm2剂量范围内,同源重组频率与对照相比明显升高,最大值是对照的2.4倍;3.3MeV的α粒子辐照萌发4d后的幼苗,同源重组频率随着剂量的增加呈先增后降的变化趋势,最大值是对照的1.9倍,对应的辐照剂量是10Gy。以上实验结果表明,低穿透能力的辐射能有效增加植物基因组的不稳定性。α粒子辐照拟南芥菜幼苗的根,未受到辐照的地上部分的同源重组频率较对照增加2.5倍,表明低能离子诱导的基因组不稳定信号在植物个体水平是可以长程输运的。以上结果从另一个侧面解释了低能离子的诱变机制。

基因组不稳定性在胃癌发生发展中的研究进展

基因组不稳定性是胃癌的重要特征之一,随着基因组研究技术的进步,愈来愈多的证据表明基因组不稳定在慢性萎缩性胃炎、胃溃疡、不典型增生及肠上皮化生到胃癌这一动态发展过程中起着至关重要的作用,相关研究为胃癌的早期诊断、个性化防治和预后评价提供了新思路。

人类肿瘤组织线粒体基因长度不稳定在肿瘤发生学上的角色(英文)

背景:错配修复基因缺陷和微卫星不稳定是在多种人类肿瘤中被证实存在的两个遗传性变异,虽然目前已有研究阐明肿瘤细胞的线粒体基因具有广泛的变异谱,但较少有研究注意线粒体基因长度的不稳定。目的:探讨不同肿瘤组织中线粒体基因长度不稳定状态和在肿瘤发生中可能的作用。设计:以诊断为依据设立对照的实验研究。地点和对象:实验在解放军总医院老年心血管病研究所完成,对象为配对肿瘤和周围组织外科切除后保存的样本,所有样本均来自台湾彰化基督教医院和美国乔治城大学医学中心。干预:抽提143例患者的5种肿瘤组织及配对的正常组织的DNA,利用32对重叠引物扩增全部线粒体基因,来自肿瘤和相应正常组织的DNA片段进行配对分析。时相温度梯度凝胶电泳法进行突变筛查。如发现肿瘤与相应正常组织的DNA片段电泳条带呈现差异则进行测序以明确短片段的插入和缺失突变,PCR检测有样本常见的大范围缺失突变。主要观察指标:不同肿瘤组织中线粒体DNA缺失与插入情况。结果:在全部5种类型的肿瘤中均发现有短片段的缺失和插入突变,肺癌和口腔癌此类突变的发生率高于其他类型肿瘤。除肝癌外,在部分肿瘤及其相应的正常组织中可检测到低水平的线粒体常见大范围缺失突变,发生率约5%～40%。

RAN基因沉默对辐射诱发基因组不稳定肝细胞HL-7702凋亡及细胞周期的影响

为研究RAN基因沉默对基因组不稳定肝细胞凋亡及细胞周期的影响,利用慢病毒介导的RNA干扰(RNAi)技术沉默基因组不稳定肝细胞中RAN基因的表达,通过流式细胞术检测RAN基因沉默后基因组不稳定肝细胞的凋亡率及细胞周期。实时荧光定量PCR检测表明,RAN siRNA能有效沉默RAN基因mRNA的转录(p<0.01);流式细胞术检测表明,RAN基因沉默诱发基因组不稳定肝细胞G0/G1期细胞增加(p<0.05),发生G1期阻滞,同时,细胞凋亡率较阴性对照组明显降低(p<0.01)。说明RAN基因可能通过参与周期调控及促进细胞凋亡进而维持肝细胞基因组的稳定性。

基因组稳定性与iPS细胞重编程的分子机制

iPS细胞的研究成果是近年来生命科学的重大突破,研究者也因此获得2012年诺贝尔生理医学奖的殊荣。对iPS细胞基因组不稳定变异的来源,表观遗传修饰及其与iPS细胞重编程过程的关系等进行分析,总结最新的研究成果,并对iPS细胞的应用前景进行展望。

慢性髓系白血病急性转化中基因组的不稳定

慢性髓系白血病(chronic myelogenous leukemia,CML)是一种骨髓增殖性疾病,其主要特点是髓系细胞的过度增殖。患者往往早期(即慢性期CP)对酪氨酸激酶抑制剂(TKI)有效,但后来出现耐药,并导致疾病的急性转化,进入加速期和急变期。目前有关CML急性转化的分子机制尚不完全清楚。研究表明,基因组不稳定促进了CML急性转化,本文将对CML急性转化的分子机制及阻止CML急变发生的治疗方法作一综述。

基因组不稳定相关LncRNA模型预测结肠癌患者预后和顺铂药物敏感性

目的探索结肠癌基因组不稳定性相关的长链非编码RNA(LncRNA)和其预测临床预后及治疗的潜力。方法差异分析采用R包“limma”,使用单因素Cox分析和多变量Cox比例风险回归分析构建预后风险模型。预后差异采用Kaplan-Meier法评价,log-rank检验差异显著性。预后模型能效通过时间依赖的受试者工作特征曲线下面积(AUC)进行评价。使用R包“pRRophetic”对患者进行抗癌药物敏感性预测。使用R软件包rms建立了列线图,并计算列线图总体的一致性指数。应用实时荧光定量PCR法检测预后保护因素表达水平差异。结果共获得22个与患者预后基因组不稳定相关LncRNAs,2个为结肠癌患者预后的保护因素,20个为预后危险因素。构建了一个基因组不稳定相关LncRNAs构成的预后模型,高风险评分的患者的AUC更低,中位生存期更短。该模型预测五年生存的AUC在训练集中为0.823,在验证集中为0.722,在总体TCGA结肠癌患者中为0.759。低风险评分的患者顺铂的半数抑制浓度(IC 50)更低,敏感性更高(P<0.0001)。结肠癌组织中预后保护因素的表达显著低于结肠癌旁组织。结论构建一个由8个基因组不稳定相关LncRNAs组成的预后预测风险模型,并加以验证。此外,该模型还可以预测顺铂药物的敏感性。结合肿瘤分期(stage)和该预后模型构建一个列线图。该列线图对于结肠癌患者五年生存的预后预测能力要优于传统的组织病理学特征和前人所构建的预后模型。

早老素导致基因组不稳定的机制

基因组不稳定(genomic instability)是机体衰老的标志之一,也是儿童早老症(HutchinsonGilford progeria syndrome,HGPS)患者细胞的典型特征。HGPS的发生与早老素(progerin)堆积密切相关,但早老素如何引起基因组不稳定尚缺乏系统性的阐述。基因组的结构稳定与DNA的正确复制、DNA损伤修复、端粒的维持和稳定以及表观遗传学修饰密切相关。本文主要讨论早老素在改变正常核纤层结构的基础上,通过影响相关通路关键蛋白质的水平或者定位,引起细胞内氧化应激增强、DNA复制应激和DNA损伤修复障碍,细胞DNA损伤增多和端粒的加速缩短,并在改变组蛋白甲基化和乙酰化方面导致基因组不稳定的机制。

不稳定的基因导致不稳的精神

本文复习了对重型精神病的家系、双生子、寄养子中的遗传早发现象方面的资料，同时发现遗传早发现象在精神分裂症和情感性障碍中广泛存在，而不稳定的三脱氧核苷酸过度地重复是其遗传早发的临床现象的生物学基础。因此，从不稳定ＤＮＡ着手进行重型精神病的遗传分析是很有前途。

非小细胞肺癌同源重组修复通路基因与临床特征的相关性分析

目的:采用基因组不稳定评分(genomic instability score,GIS)描述非小细胞肺癌患者的同源重组修复缺陷(homolo⁃gous recombination deficiency,HRD)状态,探讨HRD状态及同源重组通路基因(homologous recombination repair,HRR)与临床特征的相关性。方法:本研究纳入2020年1月至2022年1月在重庆医科大学附属第一医院接受治疗的335例非小细胞肺癌患者,采用二代测序法检测GIS评分及35个HRR基因,根据杂合性缺失(loss of heterozygosity,LOH)、端粒等位基因失衡(telo⁃meric allelic imbalance,TAI)、大片段迁移(large-scale state transition,LST)综合评估GIS评分。GIS评分及HRR基因与临床特征之间的关系通过Mann-Whitney U检验,Kruskal-Wallis检验和Dunn-Bonferroni检验分析。GIS评分和肿瘤突变负荷(tumor mutation burden,TMB)值的相关性采用Spearman分析。结果:在335例患者中,男性患者、年龄大、分期晚、有吸烟史、鳞癌均会导致GIS评分更高,GIS评分Md(P25,P75)分别是13(4,26.75),12(3,22.5),21.5(12,30),16(4,27)和24(18,38.25)(Z=-5.083,P<0.001;Z=2.973,P=0.003;Z=8.225,P<0.001;Z=4.655,P<0.001;Z=-7.082,P<0.001)。HRR体系基因突变组样本GIS评分高于野生组,2组GIS评分分别为18.5(5.25,28.75)和6(1,16)(Z=5.012,P<0.001)。共检测到33个HRR相关基因突变,主要集中在ATM、RECQL4、ATR、FANCM、BRCA1、FANCA、BRIP1、NBN、WRN等基因,其中BRCA2、FANCI、FANCA基因突变均会导致GIS评分升高,GIS评分Md(P25,P75)分别是34(25.25,51),31.5(14.5,50)和22(12,44)(Z=-2.805,P=0.005;Z=-2.216,P=0.027;Z=-2.478,P=0.013)。GIS评分和TMB值之间呈正相关(rs=0.504,P<0.001)。结论:揭示中国非小细胞肺癌患者GIS评分及HRR基因突变特征,提示基于二代测序的GIS评分及HRR基因检测可能成为非小细胞肺癌患者靶向治疗及免疫治疗新的生物标志物。

肠道干细胞基因组不稳定致细胞坏死诱发免疫性肠炎

细胞死亡是维持生命体稳态的重要机制.作为抵抗病原体感染的重要细胞学变化,在被感染的细胞死亡时伴随着细胞内容物的分泌与释放,能诱发局部的免疫炎症反应,同时招募免疫细胞并激活获得性免疫应答调控.然而,细胞死亡在非感染性自发性炎症发病过程中的作用机制还不是很清晰.2020年3月27日,莫玮教授课题组和韩家淮院士课题组于Nature杂志在线发表研究论文[1],报道了肠道干细胞中基因组不稳定激活Z-DNA结合蛋白1-受体相互作用蛋白3-混合谱系激酶域类蛋白(ZBP1-RIP3-MLKL)通路导致干细胞坏死,进而诱发自发性肠道炎症的分子机制(图1).

基因组的监视器：组蛋白H2AX

组蛋白H2A变体H2AX在离其肽链C端4个氨基酸处存在一个高度保守的丝氨酸残基(Ser-139),DNA双链断裂(DSB)一经产生,该残基便能迅速被磷酸化,形成γ-H2AX。γ-H2AX识别抗体是探测DSB存在的金标准；H2AX在细胞周期关卡中起重要作用,H2AX(?)细胞不能正确停止在G2期并进入有丝分裂期；H2AX的丧失不影响V(D)J重排,但有效的类型转换重组需要H2AX；H2AX还在细胞分裂中起重要作用。总之,H2AX是基因组的监视器,DNA损伤一旦发生,H2AX的磷酸化即会被启动,然后招募更多的修复因子共同修复DNA损伤；H2AX在抑制基因组不稳定和癌症放疗疗效预测方面具有一定的作用。

酵母模型揭示胁迫因子驱动基因组变异的研究进展

基因组变异是遗传疾病发生和物种演化的分子基础,这个过程受到细胞内外源理化因子的共同作用。模式生物酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)基因组小且易于开展分子遗传操作,在探究基因组变异进化调控机制的相关研究中应用广泛。本文总结了酵母模型中典型的DNA变异检测遗传体系,包括利用报告基因检测DNA突变率和红白扇形菌落筛选染色体重组子等;讨论了高通量测序技术在检测自发性和胁迫因子诱导基因组变异中的应用;综述了运用酵母模型揭示温度波动、氧化压力、抗肿瘤药物、金属离子和辐射等胁迫因子对基因组稳定性的影响及遗传机制的研究进展。酵母在多种胁迫条件下均会发生适应性进化现象,特定的染色体结构变异是适应性背后的重要遗传机制之一。在酵母中结合遗传筛选体系和高通量分析手段阐释细胞胁迫因子与基因组变异的关联机制,可为全面理解生物基因组不稳定机理和物种进化规律提供新的视角。

结肠癌中PARPBP基因表达及功能的生物信息学分析

目的应用生物信息学方法初步探讨PARPBP基因在结肠癌中的表达及预后价值。方法通过TCGA数据库下载结肠腺癌(COAD)数据集,利用差异分析和HPA数据库考察COAD中PARPBP的mRNA和蛋白表达水平。借助WebGestalt在线工具对PARPBP表达相关基因进行KEGG富集分析。采用Log-rank法和卡方检验考察PARPBP与COAD患者预后及临床病理特征的相关性。在GEO数据库中分析PARPBP与COAD化疗耐药之间的关系。结果COAD组织中PARPBP的mRNA和蛋白表达水平均上调。功能富集分析发现,PARPBP表达相关基因主要富集于DNA损伤修复和DNA复制相关通路,通过调控染色体不稳定性参与结肠癌的发生。此外,PARPBP基因低表达与COAD患者较高的病理N分期、肿瘤分期和不良预后显著相关。PARPBP基因在药物抵抗的结肠癌细胞株中表达下调,说明其与COAD细胞的药物敏感性相关。结论PARPBP在结肠癌组织中高表达,其高表达是结肠癌患者预后的保护性因素。

利用cDNA微阵列-CGH筛选支气管上皮细胞恶性转化中的扩增基因

目的:基因组不稳定是导致肺癌发生与发展的重要分子机理之一。本研究旨在筛选支气管上皮细胞恶性转化过程中拷贝数扩增的基因。方法:利用业已建立的支气管上皮细胞体外恶性转化模型,通过cDNA微阵列-CGH技术对支气管上皮来源的永生化细胞和癌变细胞的基因拷贝数进行了检测,并对部分结果进行了实时PCR验证。结果:永生化BEP2D细胞染色体中的某些区域存在不同程度的扩增,包括5q31.3、9q32-33.1、14q22.2-23.1、19p13.12-13.13、20q13.12-13.31;恶性转化BERP35T2细胞染色体中的扩增区域集中在1p12-13.1、5q33.1、5q31.3、9q32、19p13.12-13.13;5q31.3、9q32、19q13.12-13.13是以上2种细胞系中的共同扩增区域。共检测到201个基因的拷贝数发生扩增,其中PCNA、TP53及GADD45A基因的异常扩增已经实时PCR进一步验证。结论:在支气管上皮细胞恶性转化过程中,病毒与低剂量辐射的双重作用使得某些重要基因的拷贝数发生扩增,因基因剂量增加而导致某些癌基因高表达可能是细胞恶性转化的重要机制之一。

炎症与肿瘤相关性研究进展与展望

在过去的十年中,有明确的证据表明,炎症在肿瘤发生中起着关键作用.肿瘤外源性炎症是由许多因素引起的,包括细菌和病毒感染、自身免疫性疾病、肥胖、吸烟和过度饮酒等,所有这些因素都会增加癌症风险并刺激恶性进展.相反,癌症固有或癌症引发的炎症可由癌症启动突变触发,并可通过炎症细胞的募集和激活促进恶性进展.外源性和内源性炎症均可导致免疫抑制,从而为肿瘤发展提供了首选的机遇.研究证实,慢性炎症与肿瘤发生的各个步骤有关,包括细胞转化、促进、存活、增殖、侵袭、血管生成和转移.最近的研究成果对炎症和癌症之间的分子和细胞回路有了新的认识.已经初步确定了两种途径:在内在途径中,导致肿瘤的遗传事件启动炎症相关程序的表达,引导炎症微环境的构建;在外在途径中,炎症条件促进癌症的发展.本文综述炎症与肿瘤相关的最新进展与展望.

应颂敏、沈华浩教授团队研究成果揭示肿瘤基因组普通脆性位点序列图谱

人类细胞的每一次增殖和分裂都伴随着全基因组DNA的精确复制。然而,在快速分裂的肿瘤细胞中,DNA复制常常会发生问题,导致染色体产生缺口或断裂。半个世纪前,人们就观察到肿瘤细胞的染色体容易断裂,且常常发生在一些固定的保守区域,被称为普通脆性位点(common fragile sites)。在复制压力存在情况下,普通脆性位点处易发生染色体重排和基因拷贝数变异,造成基因组不稳定。脆性位点的“脆性”导致其关联基因易发生突变,因此一直是肿瘤生物学领域的研究热点问题。

基于高通量测序的DNA损伤及修复检测技术研究进展

近十几年来,随着高通量测序技术的不断发展,越来越多针对不同类型DNA损伤的测序检测方法被开发并应用于相关研究。这些技术的发展不仅帮助解析不同损伤类型对应修复途径的动态调控过程,揭示关键作用因子及功能,发现新脆性热点,更极大促进了人们对于诸如减数分裂同源重组、抗体生成、胞嘧啶去甲基化等重要生命过程的理解,并有望在疾病起始机制的剖析和肿瘤药物开发中有更广大的应用前景。然而,如何理解和选择合适的实验技术成为了一个亟待解决的问题。本文综述了几类常见DNA损伤类型的主要测序检测方法,介绍了其基本原理和应用场景,期望能够为这些技术的选择、应用和进一步开发优化提供参考。