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环式8—氯—腺苷一磷酸(8—C1—cAMP)及其代谢产物8—氯—腺苷(8—c1—Ado)具有很强的抗肿瘤作用。我们以往的研究证明,8—C1—Ado可诱导细胞周期阻滞、有丝分裂灾难和凋亡,抑制肿瘤细胞生长;近期研究表明,8—C1—Ado可抑制Ⅱ型拓扑异构酶(TopoⅡ)活性,引起DNA双链断裂(DSBs)。因为真核细胞DNA与组蛋白结合形成致密的染色质,所以真核细胞基因转录、DNA损伤修复必然涉及染色质重塑。
染色质重塑涉及各种组蛋白的共价化学修饰。甲基化是主要修饰方式之一,多发生在H3、H4的赖氨酸(K)和精氨酸(R)残基。组蛋白H3有5个赖氨酸位点可被特异的组蛋白赖氨酸甲基转移酶甲基化。一般认为,H3K9、H3K27甲基化对基因转录具有阻遏效应;H3K4、H3K36、H3K79甲基化具有激活效应。组蛋白H3K79甲基化修饰发生在常染色质的活动基因区,与基因激活相关。然而,近年也有研究显示其与基因阻遏相关。甲基化H3K79有H3K79me、H3K79me2和H3K79me3三种形式,H3K79me研究较多。甲基化H3K79可与DNA修复蛋白53BP1的Tudor结构域结合,使53BP1定位在DNA损害部位而发挥修复作用。目前,偶见H3K79me2、H3K79me3检测,至于H3K79me2的功能尚未见具体报告。
本研究在采用分子细胞生物学原理与技术,分析了8—C1—Ado引起肺癌细胞系A549、H1299 DNA损伤时H3K79me2、53BP1、NBS1、p14和p21的表达,证明了H3K79me2—53BP1相互作用,探索了H3K79me2的生物学意义。结论:
1.8—C1—Ado处理人肺癌A549和H1299细胞,蛋白质印迹技术(Western blotting)显示组蛋白H2A异构体——H2AX的139位丝氨酸残基磷酸化(即γ H2AX)增多。结果提示,8—C1—Ado引发了DNA双链断裂(DSBs)。
2.Western blotting结果显示,H3K79me2、DNA损伤反应性蛋白NBS1及细胞周期检验点调控分子p21、p14表达增加;然而,DNA损伤反应性蛋白53BP1表达水平未见明显变化。结果提示,这些分子上调可能参与了8—C1—Ado引起的DNA损伤、细胞周期阻滞和凋亡的调节。
3.采用抗H3K79me2抗体进行共沉淀(ChIP),然后利用特异引物进行适时定量PCR。结果发现,除53BP1外,NBS1、p21及p14启动子特异序列扩增产物明显增多,提示NBS1、p21及p14启动子所在区域有H3K79me2发生,从而证明H3K79me2与8—C1—Ado引起DNA损伤时的染色质活化、DNA损伤反应性蛋白及细胞周期检验点调控分子相关基因转录激活有关。
4.采用抗H3K79me2抗体进行免疫共沉淀(CoIP)结果显示,DNA损伤后H3K79me2与53BP1发生了相互作用。这一结果进一步被细胞免疫化学鉴定的H3K79me2与53BP1核内共定位证实。结果提示,H3K79me2与53BP1被招募到损伤位点有关。
总之,8—C1—Ado引起的DNA双链断裂可上调H3K79me2,引起染色质活化,激活DNA损伤反应性蛋白、细胞周期检验点分子表达。此外,8—C1—Ado引起H3K79me2—53BP1相互作用,使后者聚集到DNA损伤位点、发挥修复功能。通过上述功能,H3K79me2可维持基因组的稳定性。