Flexibility in the order of action and in the enzymology of the nuclease, polymerases, and ligase of vertebrate non-homologous DNA end joining： relevance to cancer, aging, and the immune system

Nonhomologous DNA end joining （NHEJ） is the primary pathway for repair of double-strand DNA breaks in human cells and in multicellular eukaryotes. The causes of double-strand breaks often fragment the DNA at the site of damage, resulting in the loss of information there. NHEJ does not restore the lost information and may resect additional nucleotides during the repair process. The ability to repair a wide range of overhang and damage configurations reflects the flexibility of the nuclease, polymerases, and ligase of NHEJ. The flexibility of the individual components also explains the large number of ways in which NHEJ can repair any given pair of DNA ends. The loss of information locally at sites of NHEJ repair may contribute to cancer and aging, but the action by NHEJ ensures that entire segments of chromosomes are not lost.

小分子化合物靶向DNA连接酶Ⅳ提高CRISPR/Cas9基因编辑效率的研究进展

基因编辑工具能够在DNA链上制造特定位点双链断裂(Double-strand breaks,DSB)。细胞内具有修复DSB的2种不同途径,即同源重组(HDR)和非同源末端连接(NHEJ)。NHEJ与HDR之间相互竞争,互为替代DNA修复途径。DNA连接酶Ⅳ参与NHEJ途径并发挥重要作用。DNA连接酶Ⅳ抑制剂可以抑制DNA修复通路中NHEJ的效率,同时可以提高HDR的效率。为了优选小分子化合物实现更有效的基因定点插入,综述了SCR7、NU7026、白藜芦醇、L755507这4种不同的小分子化合物在CRISPR/Cas9基因编辑效率上的研究,归纳了这4种小分子化合物在其中发挥的作用,并用生物信息学软件模拟所用小分子化合物与DNA连接酶Ⅳ的对接。在此基础上,对这4种小分子化合物提高基因编辑效率的研究前景进行了展望。

人肿瘤细胞系Ligase Ⅳ基因突变与放射敏感性的关系研究

目的 研究人肿瘤细胞DNA LigaseⅣ基因突变与放射敏感性的关系。方法 常规集落形成方法测定人鼻咽鳞癌 (CNE)、肺腺癌 (SPC A1)和乳腺腺癌 (MCF 7)细胞系不同剂量照射后的细胞存活分数 ,采用聚合酶链式反应和克隆技术测定 3种细胞参与DNA损伤修复的DNAligaseⅣ基因序列 ,分析它们的同源性变化和突变对基因产物亲疏水性的影响。结果 3种细胞存活参数比较存在较大差异 ,CNE细胞较SPC A1和MCF 7细胞显示出较高的放射敏感性。CNE、SPC A1和MCF 7细胞LigaseⅣ基因同源性分别为 99.95 %、99.99%和 99.98% ,包括碱基转换和颠换突变。部分突变碱基导致氨基酸替代并影响基因产物的亲疏水结构。CNE细胞LigaseⅣp的 313aaHis→Arg、5 38aaGly→Arg、5 79aaLys→Arg和 5 85aaAsn→Ser替代与CNE细胞放射敏感性高于SPC A1和MCF 7细胞有关。结论 LigaseⅣp在非同源性末端连接 (NHEJ)途径中起关键和最终连接作用 ,该基因突变影响肿瘤细胞的双链断裂损伤修复能力和放射敏感性。