Bcl下调APE1活性抑制NNK诱导DNA损伤后AP位点的修复

摘要

目的：脱嘌呤/脱嘧啶位点(AP site)是DNA损伤最常见的形式，通常由碱基切除修复途径修复，而APE1是该修复途径的一个重要成分；Bcl2是细胞内一重要的肿瘤蛋白，它的致癌活性因抑制多种DNA修复途径引起，包括碱基切除修复途径，Bcl2能抑制NNK诱导剂的DNA损伤后产生AP位点的修复，但其机理仍不清楚，为了探索Bcl2抑制DNA损伤AP位点的修复的分子机理，进行Bcl2与APE1是否直接相互作用的研究。 方法：Westem Blotting检测Bcl2、APE1和XRCC1蛋白的表达情况，单细胞电泳、定量检测AP位点来观察DNA损伤程度，免疫沉淀检测Bcl2蛋白和APE1蛋白，APE1蛋白和XRCC1蛋白相互作用，免疫荧光染色检测Bcl2、APE1蛋白的细胞分布情况及其变化，亚细胞结构分离提取蛋白观察Bcl2蛋白在细胞核及线粒体中表达水平及其变化，APE1核酸内切酶活性测定观察Bcl2对APE1核酸内切酶活性的影响及其Bcl2的BH结合域的关系。BcI2SiRNA干扰技术观察Bcl2内源性表达被抑制后对APE1核酸内切酶活性的影响。 结果：NNK诱导DNA损伤产生大量的AP位点，去掉NNK后未转染Bcl2质粒的H1299细胞中AP位点数量逐渐下降，转染野生型Bcl2质粒的H1299细胞中AP位点数量也在下降，但比前一组慢，仍维持在较高水平，说明去掉NNK后未转染Bcl2质粒的H1299细胞中DNA损伤在逐步修复，而转染野生型Bcl2质粒的H1299细胞中DNA损伤后AP位点的修复受到抑制。NNK处理1小时后两组H1299细胞的细胞核均有拖尾现象，说明NNK可以使H1299细胞中DNA发生损伤；去掉NNK诱导剂后24小时观察发生未转染H1299细胞中DNA的细胞核未有拖尾现象现象，说明DNA损伤已得到修复，但另一组细胞中仍有部分细胞核有拖尾，说明DNA损伤仍有部分未得到修复，再次说明Bcl2蛋白对NNK诱导的DNA损伤后的修复有抑制作用。 用H2O2和NNK诱导DNA损伤后，免疫沉淀可以检测到Bcl2蛋白，说明Bcl2蛋白和APE1蛋白可以直接相互作用；免疫荧光染色可以看到红色的Bcl2蛋白和绿色的APE1蛋白在细胞核中积聚，叠加以后细胞核中出现橙色斑点，说明Bcl2和APE1蛋白在细胞核中直接相互作用。NNK处理1小时后，H460细胞的细胞核中Bcl2蛋白开始增加，3小时后达到最高，而线粒体中Bcl2蛋白没有变化，说明Bcl2蛋白在DNA损伤诱导下在H460细胞核积聚，核中Bcl2蛋白的增加并不是从线粒体中转移过来的。 APE1蛋白在所有肺癌细胞中均有较好表达，但内源性Bcl2蛋白仅在H69和H460肺癌细胞中表达。同位素法检测所有肺癌细胞中APE1的活性，发现H69和H460细胞中APE1活性明显比其它肺癌细胞中APE1活性低，说明有内源性Bcl2蛋白表达能抑制APE1的活性。用转染野生型Bcl2和缺失突变型△BH1、△BH2、△BH3.△BH4质粒的H1299细胞作免疫共沉淀发现仅野生型Bcl2组能检测到Bcl2蛋白，而其它缺失突变型组未能检测到Bcl2蛋白，说明Bcl2蛋白和APE1蛋白直接相互作用与Bcl2的四个结合域BH1、BH2、BH3和BH4都有关。对转染野生型Bcl2和缺失突变型Bcl2质粒的H1299细胞中APE1核酸内切酶活性定量检测，发现野生型组APE1核酸内切酶活性低，而缺失突变型各组APE1核酸内切酶活性高；可以推断野生型Bcl2对APE1蛋白核酸内切酶活性有抑制作用，这种抑制作用与野生型Bcl2蛋白的四个结合域都有关，Bcl2蛋白的BH结合域的任一缺失都会导致Bcl2对APE1蛋白核酸内切酶活性和AP位点修复的抑制能力消失。各组APE1核酸内切酶活性定量检测结果野生型组APE1核酸内切酶活性明显低于缺失突变型各组。将纯化的野生型Bcl2和BH缺失型△BH1、△BH2、△BH3、△BH4蛋白进行体外试验，发现结果与体内试验结果一致。将Bcl2siRNA转染到H460细胞组中发现Bcl2蛋白表达很低，而对照组Bcl2蛋白的表达水平未有改变；同位素法检测APE1核酸内切酶活性结果发现Bcl2siRNA三组APE1核酸内切酶活性升高，从而可以推断Bcl2蛋白可以抑制APE1核酸内切酶活性。 H1299肺癌细胞和转染野生型Bcl2质粒的H1299肺癌细胞中APE1和XRCC1两种DNA损伤修复蛋白均有比较高水平的表达，而Bcl2蛋白仅在转染野生型Bcl2质粒的H1299细胞中出现；DNA损伤诱导剂NNK处理后，免疫共沉淀试验发现未转染的H1299细胞组中检测XRCC1蛋白，并且NNK处理后XRCC1增多，转染野生型Bcl2质粒的H1299细胞组中虽然也能检测到XRCC1，并且NNK处理后XRCC1也增多，但明显比前两组少很多，说明Bcl2蛋白可以干扰APE1和XRCCIDNA修复复合物的形成。将不同浓度的纯化Bcl2蛋白进行体外试验，发现随着纯化Bcl2蛋白浓度的升高，检测到的XRCC1越来越少，.说明纯化的野生型Bcl2蛋白体外能够抑制APEl/XRCC1的修复复合物的形成，从而抑制DNA损伤后AP位点的修复。 结论：1.Bcl2能够抑制NNK和H2O2诱导的DNA损伤后产生AP位点的修复。 2.当NNK诱导DNA损伤时细胞核中Bcl2表达水平增加，但不是从线粒体中转移过来的。 3.Bcl2通过它的结合域与APE1直接相互作用下调APE1活性，有助于延缓DNA修复，造成遗传不稳定和肿瘤发生。 4.Bcl2蛋白能在体内外离解DNA修复复合物APE1/ XRCC1，从而抑制DNA损伤后AP位点的修复。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词表

声明

前言

第一章 Bcl2对NNK诱导的DNA损伤AP位点修复的抑制作用

1.1实验材料

1.2实验方法

1.3结果

第二章 Bcl2蛋白和APE1蛋白相互作用的研究

2.1实验材料

2.2实验方法

2.3结果

第三章 Bcl2抑制APE1活性的分子机理研究

3.1实验材料

3.2实验方法

3.3结果

第四章 Bcl2对DNA修复复合物APE1-XRCC1的分离作用

4.1实验材料

4.2实验方法

4.3结果

讨论

结论

参考文献

综述：脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶(apurinic/apyrinidinic endonuclease,APE1)/氧化还原效应因子-1(redox effector factor-1，Ref-1)的研究进展

致谢

攻读学位期间主要的研究成果