心腦血管藥理、食管癌放療增敏研究dna損傷反應(yīng)最終

1、DNA 損傷效應(yīng)- DDR,Bradly G. WoutersOntario Cancer InstitutePrincess Margaret HospitalToronto, Canadabwouters@uhnresearch.ca,電離輻射損傷的主要靶點(diǎn),電離輻射損傷的主要靶點(diǎn),,,,,DNA 損傷效應(yīng),磷酸化的脫氧核糖骨架,腺嘌呤,腺嘌呤,胸腺嘧啶,鳥嘌呤,胞嘧啶,DNA 的內(nèi)源性損傷,每個(gè)人體細(xì)胞每天發(fā)生:50

2、,000 單鏈斷裂10,000 去嘌呤600 去氨基2000 氧化堿基損傷5000 烷化損傷10 DNA交聯(lián)10 雙鏈斷裂,電離輻射損傷,DNA是初始靶1Gy 低 LET X射線產(chǎn)生:1000 單鏈斷裂40 雙鏈斷裂1000 堿基改變電離輻射與紫外線比較1000000個(gè)二聚體形成 = 40個(gè)雙鏈斷裂,多發(fā)損傷位點(diǎn),被修復(fù)的唯一分子

3、,Protein,,,轉(zhuǎn)錄,翻譯,RNA,DNA,DNA 修復(fù)與癌癥,大多數(shù)抗癌劑通過損傷DNA發(fā)揮作用DNA損傷效應(yīng)影響放射敏感性,Human tumor cells,Human fibroblasts,,,,,,0,2,4,6,8,10,12,Dose (Gy),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0.001,0.01,0.1,1,Surviving fraction,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

4、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0,2,4,6,8,10,12,Dose (Gy),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0.001,0.01,0.1,1,Surviving fraction,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,DNA 損傷效應(yīng)：基本途徑,,龐大的激酶: ATM

5、/ ATR / DNA-PKcs (SCID gene),cdc25A,C / BRCA1 /Chk1,2 / cohesin,早期凋亡,細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn),基因表達(dá),DNA修復(fù),生物學(xué)通路,輻射的初始細(xì)胞效應(yīng),,,,,損傷感受器,DNA損傷感受器,損傷信號(hào)途徑,效應(yīng)器途徑,檢驗(yàn)點(diǎn),DNA修復(fù),細(xì)胞死亡,感受器,ATM - PIKK 激酶- 共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張綜合征患者中突變- 患者對(duì)輻射敏感- 被DNA損傷 (DSB)活

6、化, 磷酸化很多蛋白MRN- 對(duì)ATM活化、募集很重要-參與處理損傷- 核酸酶活性,DNAPKcs- PIKK激酶- 被DNA損傷 (DSB)活化- 直接參與修復(fù)Ku- DNA 末端結(jié)合蛋白- 識(shí)別損傷，募集 DNAPKcs,ATR - PIKK激酶- ATM 和rad3 相關(guān)激酶- 不參與識(shí)別 DSB- 對(duì)復(fù)制應(yīng)激、延緩復(fù)制叉很重要- 常在DSB修復(fù)期活化,電離輻射誘發(fā)灶 - IRIF,I

7、RIF,照射后迅速形成 – 幾分鐘在損傷部位發(fā)生誘發(fā)灶可擴(kuò)大至斷點(diǎn)周圍的廣大區(qū)域?yàn)樾盘?hào)傳導(dǎo)和DNA修復(fù)創(chuàng)建了平臺(tái),電離輻射誘發(fā)灶 - IRIF,1) 信號(hào)途徑 – 細(xì)胞死亡,,G1 關(guān)卡和早期凋亡,,前凋亡基因 (BAX),,早期凋亡,死亡,,幾分鐘,~1小時(shí),幾小時(shí),2) 信號(hào)途徑 – 檢驗(yàn)點(diǎn),,細(xì)胞周期每個(gè)時(shí)相都有檢驗(yàn)點(diǎn),檢驗(yàn)點(diǎn),DNA損傷?營(yíng)養(yǎng)?生長(zhǎng)因子?,細(xì)胞周期進(jìn)程,,,,,,輻射誘導(dǎo)4個(gè)明顯的檢驗(yàn)點(diǎn),,,,G1檢

8、驗(yàn)點(diǎn)和早期凋亡,,阻滯,,適用于在G1時(shí)相被照射的細(xì)胞,S-時(shí)相檢驗(yàn)點(diǎn),,,,,,,感受器:ATM,傳感器:Chk2 (Chk1),效應(yīng)器:Cdc25a,無活性,活性,細(xì)胞周期進(jìn)程,適用于在S時(shí)相被照射的細(xì)胞,S-時(shí)相檢驗(yàn)點(diǎn),輻射抗拒的DNA合成 (RDS),,,,,Normal,Dose,DNA Synthesis,AT,G2早期檢驗(yàn)點(diǎn),,Mitosis,活化的 MPF,P,,,,感受器:ATMATR,信號(hào)傳導(dǎo):Chk2

9、Chk1,效應(yīng)器:Cdc25c,,,,未活化的 MPF,細(xì)胞在 G2期受照射 – 阻止進(jìn)入有絲分裂期,14-3-3,G1, S 和 G2 早期檢驗(yàn)點(diǎn),照射后被迅速活化阻止細(xì)胞進(jìn)入下一個(gè)細(xì)胞周期時(shí)相對(duì)內(nèi)源性放射敏感性不重要對(duì)單次劑量!在癌癥中經(jīng)常改變對(duì)避免突變很重要照射后腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞的增殖不同參與早期衰老的活化,G2晚期檢驗(yàn)點(diǎn),,Mitosis,活化的MPF,P,,,感受器:ATR,信號(hào)傳導(dǎo):Chk1,效應(yīng)

10、器:Cdc25c,,,,未活化的 MPF,細(xì)胞在 G1/S期受照射 – 積聚在 G2期,14-3-3,G2晚期檢驗(yàn)點(diǎn),并非初始 DDR的組成部分在照射后數(shù)小時(shí)變得顯著G1, S和G2 時(shí)相照射受損的細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂期活化檢測(cè)點(diǎn)保護(hù)作用：防止有絲分裂失敗對(duì)放射敏感性重要,檢驗(yàn)點(diǎn)和放射敏感性,檢驗(yàn)點(diǎn)缺失影響照射后腫瘤細(xì)胞增殖影響分次照射中細(xì)胞周期再分布，由于檢驗(yàn)點(diǎn)缺失，腫瘤細(xì)胞照射后周期再分布有所不同,3) DNA修復(fù),

11、,X－線氧自由基烷化劑自發(fā)反應(yīng),紫外線多環(huán)芳香烴,X－線抗腫瘤藥,復(fù)制錯(cuò)誤,尿嘧啶脫堿基位點(diǎn)8－氧鳥嘌呤單鏈斷裂,加合物CPD,鏈間交聯(lián)雙鍵斷裂,堿基剪切修復(fù)（BER),A-G錯(cuò)配T-C錯(cuò)配插入缺失,核苷剪切修復(fù)（NER),重組修復(fù)（HR， EJ),錯(cuò)配修復(fù),DNA 修復(fù) 與分割,分割效應(yīng)主要源于 DNA修復(fù) 恢復(fù)時(shí)間與修復(fù)時(shí)間相似,雙鏈斷裂的修復(fù),同源重組(HR),非同源末端連接(NHEJ),,,非同

12、源末端連接（NHEJ）,同源重組（HR）,HR 和 NHEJ,細(xì)胞周期依賴的同源重組修復(fù),G 1,G 2,,,,,同源重組修復(fù)需要同源模版,,,Not in mammalian cells,同源重組（HR）,非同源末端連接（NHEJ）,,,細(xì)胞周期中的DNA修復(fù),S 期細(xì)胞因同源重組而對(duì)輻射較為抗拒,HR 和 NHEJ,NHEJ修復(fù) 80%的雙鏈斷裂對(duì)放射敏感性很重要易出現(xiàn)錯(cuò)誤存在于整個(gè)周期在所有細(xì)胞中類似,HR修復(fù)20

13、%的雙鏈斷裂對(duì)放射敏感性不重要不出現(xiàn)錯(cuò)誤存在于S 和 G2期 是細(xì)胞周期敏感性改變的原因在不同細(xì)胞系區(qū)別大 (干細(xì)胞中比例高)在癌細(xì)胞中普遍缺失,,FANCD2 和BRCA2影響HR修復(fù)子,修復(fù)子的募集作用－HR,FanD2,BRCA1 協(xié)助HR修復(fù)子募集蛋白,同源重組 - HR,雙鏈斷裂的精確修復(fù)需要一個(gè)姐妹染色單體做未受損模板,非同源末端連接,非同源末端連接,Surviving fraction,Dose (Gy),

14、DNA-PK缺失小鼠的所有腫瘤都對(duì)輻射敏感,,末端連接缺失導(dǎo)致極其的放射敏感,臨床：DNA修復(fù)抑制劑,BRCA 腫瘤 同源重組 PARP (堿基切除修復(fù)),DNA損傷反應(yīng)總結(jié),雙鏈斷裂是電離輻射產(chǎn)生的最重要損傷雙鏈斷裂能被 ATM 和 MRN識(shí)別凋亡 (罕見)檢驗(yàn)點(diǎn)激活DNA 修復(fù)修復(fù)需要龐大的修復(fù)系統(tǒng)，包括許多蛋白NHEJ(DNAPKcs, Ku70/80, Artemis, XRCC4, Ligase)HR (BR