作者：余應(yīng)年
單位：浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院,， 浙江 杭州 310031
體細胞基因突變并不一定是DNA損傷的結(jié)果,，新發(fā)現(xiàn)的“致突變性”DNA聚合酶與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與突變形成密切相關(guān),。體細胞基因突變可能并非只與腫瘤形成有關(guān),。
一,、基因突變并非全直接由DNA損傷觸發(fā)
B淋巴細胞成熟過程中在免疫球蛋白基因經(jīng)常發(fā)生突變(somatic hypermutation)，由外界抗原通過膜受體(表面免疫球蛋白)驅(qū)動,，突變率高達10-3 bp/代,，為體細胞突變率的約一百萬倍。它的發(fā)生是轉(zhuǎn)錄依存性的,；由反式元件激活或定標(biāo)；可通過模板或非模板機制形成,；用基因剔除技術(shù)在已知的DNA重組,、修復(fù)和復(fù)制基因另未找到與其發(fā)生有關(guān)的基因；兩個錯配修復(fù)基因Pms2和Msh2反而參與超突變的“固定”,。新鑒定的“致突變性”DNA聚合酶(Pol)可能是其形成的候選因素,。
α粒子輻射的旁觀者效應(yīng)和低通量α粒子的局部胞漿輻照可誘發(fā)核內(nèi)基因的突變。誘發(fā)核基因突變的機制仍不明,，雖胞漿自由氧離子增高,。
在哺乳細胞由環(huán)境化學(xué)致癌物/致突變物也可在未直接受攻擊的堿基部分誘發(fā)突變(非定標(biāo)性突變)，機制不明,。
二,、新發(fā)現(xiàn)的與突變相關(guān)的DNA聚合酶(Pol)可能導(dǎo)致DNA復(fù)制保真度的下降而參與突變形成
除人細胞中已知的5種Pol，Pol-α,、β,、γ、δ,、ε,，Pol-α、β的復(fù)制保真度很低,?？赡茉谶z傳不穩(wěn)定形成中有作用。近兩年來,，據(jù)原核和低等真核細胞復(fù)制后修復(fù)(PRR)途徑的研究成果,，在人細胞中克隆了5個新的Pol:Pol ζ、η,、θ,、ι和Rev1編碼蛋白。
大腸桿菌SOS反應(yīng)中的非定標(biāo)性突變的發(fā)生與dinB基因有關(guān)。DinB蛋白的Pol活性(Pol Ⅳ),，無3’→5’校讀功能,。高表達時，可導(dǎo)致非定標(biāo)性突變的明顯升高達上千倍,。于無損傷模板摻入錯誤率達10-3～10-4,；大腸桿菌的跨損傷DNA合成依賴于UmuD‘2C復(fù)合體，其中介的途徑通常是易誤性的,，它的突變引起誘發(fā)突變頻率的抑制,。UmuD’2C復(fù)合體也具有Pol活性(稱為Pol V)。它在損傷或未損傷DNA模板皆表現(xiàn)為高度易誤性,，能有效地跨越DNA上的無堿基部位(abasic site)并優(yōu)先插入一個腺嘌呤,。
釀酒酵母PRR途徑有三個獨立旁路(一個易誤，兩個無誤),?；騌EV1、REV3和REV7與易誤性旁路有關(guān),。其中Rev3和Rev7蛋白構(gòu)成Polζ：Rev1蛋白為一具有DNA模板指導(dǎo)的dCMP轉(zhuǎn)移酶活性,，因此也是一種Pol。在芽生酵母中的兩條無誤PRR途徑依賴RAD5和RAD30基因,。RAD30基因與大腸桿菌的DinB和UmuC和釀酒酵母中的Rev1基因同源,。它可在DNA合成時在嘧啶二聚體的對面正確摻入兩個腺嘌呤。它是一個保真度很低的Pol,，其摻入差錯率高達10-2到10-3,。
這些與突變形成密切相關(guān)的Pol在人細胞中都找到了相應(yīng)的同源物因，與酵母中的REV3同源的hREV3編碼的Polζ以及與Rev1同源的基因,；與大腸桿菌中的DinB和酵母RAD30同源的hDinB基因編碼Polθ,；與大腸桿菌UmuC和酵母RAD30同源的hRAD30基因編碼Polη、另一與酵母RAD30同源的hRAD30B編碼的Polι,。已證明著色性干皮病變型(XPV)系Po1η的突變所致,。這些新發(fā)現(xiàn)的Pol，可能與誘發(fā)的細胞遺傳不穩(wěn)定的形成有關(guān),。我們證明用反義核酸技術(shù)阻斷Polζ表達的細胞系MNNG誘發(fā)的非定標(biāo)性突變的頻率減低,。
三、化學(xué)性DNA損傷劑誘發(fā)的以細胞遺傳不穩(wěn)定為特征的應(yīng)激反應(yīng)依存于基因表達改變
由環(huán)境致突變性理化因子可誘發(fā)細胞遺傳不穩(wěn)定發(fā)生,，其機制不明,，但都認(rèn)為通過基因外機制(epigenetic mechanism)。短壽單功能基團烷化劑可引起細胞基因組DNA不穩(wěn)定,，表現(xiàn)為遲發(fā)型非定標(biāo)性突變,。Actinomycin D可抑制其形成,，可見為基因表達依賴性的。已分離到兩個基因片段,，它們所代表的基因可分別抑制或促進非定標(biāo)性突變的發(fā)生,。這些細胞的錯配識別蛋白和修復(fù)含G*T錯配堿基的寡核苷酸鏈的能力正常，但DNA復(fù)制的保真度明顯降低,。并伴有Polβ表達明顯升高(Polα,、γ、δ和拓撲異構(gòu)酶Ⅱ的表達無變化),。新發(fā)現(xiàn)的Pol是否與之有關(guān),，顯然非常值得追究。
四,、DNA損傷劑誘發(fā)細胞信號轉(zhuǎn)錄途徑的激活
理化性DNA損傷劑除可引起起源于DNA損傷的信號通路(真核細胞有一共有保守途徑,，在酵母通過Rad3、MEC1蛋白,，在哺乳類細胞通過DNA-PK,、ATM蛋白，繼而通過TP53和c-Ab1蛋白),。但這并非DNA損傷劑誘發(fā)細胞反應(yīng)的全部。UV線照射后的細胞有Src家族TK活性增高,、Ha-Ras激活和MAPKKK家族Raf-1激活,，甚至在去核細胞也有人觀察到UV照射有JNK和NF-κB的先后激活，細胞在暴露于UV后誘發(fā)細胞EGFR,、TNFR和IL-1R的成簇和內(nèi)吞,、Ret蛋白的二聚化，與此有關(guān)的信號級聯(lián)反應(yīng)顯然是非核起源的,。
化學(xué)性誘發(fā)的非定標(biāo)性突變可為轉(zhuǎn)導(dǎo)阻斷劑所抑制,，但卻可被翻譯阻斷劑Cycloheximide所促進。已知所有蛋白合成抑制劑都可使細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的Ras/Erk MAPK通路及JNK/SAPK通路激活時間延長,。提示細胞遺傳不穩(wěn)定的發(fā)生機制中有細胞信號轉(zhuǎn)錄通路介入,。已證明MNNG處理細胞中有蛋白酪氨酸磷酸化譜的變化，JNK/SAPK和P38MAPK磷酸化增強和JNK活性升高以及其上游激酶MKK3/MKK6的磷酸化水平的明顯增強,；EGFR和TNFR聚簇和內(nèi)吞,。還發(fā)生細胞內(nèi)cAMP-PKA-CREB的磷酸化通路激活(這可解釋MNNG處理后DNA聚合酶表達的升高)。
細胞誘發(fā)性遺傳不穩(wěn)定的發(fā)生可能通過以下機制形成并導(dǎo)致基因突變：
