什么情况下会发生dna双链断裂 (dna损伤修复的几种机制)

【PARP*制剂抑**与TMZ作用机制】

在DNA损伤中,最严重的损伤是单链断裂和双链断裂,不过单链断裂更常见。对于单链断裂而言,它的修复主要依赖于PARP,这个酶在人体内有17种,目前的研究认为,DNA损伤修复依赖的PARPs主要包括PARP-1和PARP-2,在修复DNA损伤的过程中,PARP-1发挥着90%以上的功能。双链DNA断裂有两种主要的修复方式。一种是非同源末端连接(NHEJ)修复,主要的优点是快,但是非常容易出错,另外一种是同源重组(HR)修复途径,参与这种修复方式的蛋白非常之多例如BRCA、ATM、RAD51等等,其中最为人所熟知的是BRCA蛋白。这种修复方式像外科手术,是一种高保真、无错误的修复方式。

DNA同源重组修复(Homologous Recombination Repair, HRR)是DNA双链损伤的核心修复方式之一,使用同源DNA模板修复DNA双链断裂,并通过从DNA断裂端进行末端切除来启动,生成一长串单链DNA用于链入侵,进而完成对双链损伤部位的修复。HRR主要发生在细胞周期的S和G2期,是维持基因组完整性、确保遗传信息高保真遗传的一种DNA修复方式。HRR是一条涉及多个步骤的复杂信号通路,其中最关键的基因是BRCA1和BRCA2,其它相关基因包括PALB2、BARD1、BRIP1、RAD51B、RAD51C、RAD51D、ATM、FAAP20、CHEK2、FAN1、FANCE、FANCM和POLQ 等基因。

同源重组修复缺陷(HRD)指的就是当DNA出现双链断裂时,细胞失去了通过同源重组的方式对断裂进行修复的能力。HRD可致“基因组疤痕”现象 (genomic scars),包括基因组杂合性缺失(LOH)、端粒等位基因不平衡 (TAI)、大片段迁移 (LST)等。

合成致死(Synthetic lethality)是指两个非致死基因同时失活导致细胞死亡。 如果发现肿瘤中存在特定基因失活,那么用药物抑制它的合成致死搭档,就可特异性的杀死癌细胞,不危害健康细胞。PARP*制剂抑**与BRCA1或BRCA2突变之间存在“合成致死”的相互作用。负责双链断裂修复的BRCA突变失活,同时负责单链断裂修复的PARP被抑制,癌细胞中出现的大量单链断裂就会变成双链断裂,最终导致癌细胞死亡。

PARP*制剂抑**(PARPis)的作用原理是:它可以结合到PARP-1的NAD+催化位点,加固PARP-1和DNA的结合,导致PAR-1无法从DNA损伤位点上脱落,打破了催化循环,PARP-1的功能丧失导致了未修复SSBs的积累和复制叉的停滞,进一步造成DSBs的发生,这时就需要HRR来修复DSBs。对于有HRR缺陷的肿瘤细胞,在PARPis的作用下会发生联合致死。除此之外,PARPis还有其他的联合致死模型,比如HRR缺陷联合PARPis抑制NHEJ导致细胞死亡等所有PARP*制剂抑**,都有一个与NAD+竞争结合PARP的烟酰胺部分,因此它们抑制PARP催化活性的能力是类似的。2005年的研究就已经表明:PARP*制剂抑**对于BRCA没有突变的癌细胞也有*伤杀**力。与携带BRCA突变的癌细胞相比,BRCA没有突变的癌细胞对PARP*制剂抑**的敏感性差了近1000倍。PARP还通过与MGMT途径的物理相互作用参与MGMT途径,消除受损 DNA 中O6-MetG 复合物参与TMZ耐药,与 BER 途径无关。

PARP的*制剂抑**可阻断DNA的碱基切除修复(BER),降低病人对TMZ的耐药性,提高TMZ的治疗效果。临床研究结果证明,将PARP*制剂抑**与TMZ联合使用确实降低了TMZ耐药性并且延缓了肿瘤进展。然而,病人使用了PARP*制剂抑**后,不可避免地出现对PARP*制剂抑**的获得性抗性。例如DNA的同源重组修复的增多,以补偿由于使用PARP*制剂抑**造成的碱基切除修复(BER)功能的逐渐减少。因此,科学工作者们又寻找新的抗癌靶标。在DNA的碱基切除修复(BER)过程中的另一个酶,AP内切酶(APE-1),在临床前模型实验中已证明,AP内切酶(APE-1)的*制剂抑**可增强TMZ的细胞毒性作用。

dna双链断裂破坏的是什么键,dna双链断裂

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