细胞信号转导、DNA聚合酶与体细胞基因突变

　　体细胞基因突变并不一定是DNA损伤的结果，新发现的“致突变性”DNA聚合酶与细胞信号转导与突变形成密切相关。体细胞基因突变可能并非只与肿瘤形成有关。

　　一、基因突变并非全直接由DNA损伤触发

　　B淋巴细胞成熟过程中在免疫球蛋白基因经常发生突变(somatic hypermutation)，由外界抗原通过膜受体(表面免疫球蛋白)驱动，突变率高达10-3 bp/代，为体细胞突变率的约一百万倍。它的发生是转录依存性的；由反式元件激活或定标；可通过模板或非模板机制形成；用基因剔除技术在已知的DNA重组、修复和复制基因另未找到与其发生有关的基因；两个错配修复基因Pms2和Msh2反而参与超突变的“固定”。新鉴定的“致突变性”DNA聚合酶(Pol)可能是其形成的候选因素。

　　α粒子辐射的旁观者效应和低通量α粒子的局部胞浆辐照可诱发核内基因的突变。诱发核基因突变的机制仍不明，虽胞浆自由氧离子增高。

　　在哺乳细胞由环境化学致癌物/致突变物也可在未直接受攻击的碱基部分诱发突变(非定标性突变)，机制不明。

　　二、新发现的与突变相关的DNA聚合酶(Pol)可能导致DNA复制保真度的下降而参与突变形成

　　除人细胞中已知的5种Pol，Pol-α、β、γ、δ、ε，Pol-α、β的复制保真度很低。可能在遗传不稳定形成中有作用。近两年来，据原核和低等真核细胞复制后修复(PRR)途径的研究成果，在人细胞中克隆了5个新的Pol:Pol ζ、η、θ、ι和Rev1编码蛋白。

　　大肠杆菌SOS反应中的非定标性突变的发生与dinB基因有关。DinB蛋白的Pol活性(Pol Ⅳ)，无3’→5’校读功能。高表达时，可导致非定标性突变的明显升高达上千倍。于无损伤模板掺入错误率达10-3～10-4；大肠杆菌的跨损伤DNA合成依赖于UmuD'2C复合体，其中介的途径通常是易误性的，它的突变引起诱发突变频率的抑制。UmuD’2C复合体也具有Pol活性(称为Pol V)。它在损伤或未损伤DNA模板皆表现为高度易误性，能有效地跨越DNA上的无碱基部位(abasic site)并优先插入一个腺嘌呤。

　　酿酒酵母PRR途径有三个独立旁路(一个易误，两个无误)。基因REV1、REV3和REV7与易误性旁路有关。其中Rev3和Rev7蛋白构成Polζ：Rev1蛋白为一具有DNA模板指导的dCMP转移酶活性，因此也是一种Pol。在芽生酵母中的两条无误PRR途径依赖RAD5和RAD30基因。RAD30基因与大肠杆菌的DinB和UmuC和酿酒酵母中的Rev1基因同源。它可在DNA合成时在嘧啶二聚体的对面正确掺入两个腺嘌呤。它是一个保真度很低的Pol，其掺入差错率高达10-2到10-3。

　　这些与突变形成密切相关的Pol在人细胞中都找到了相应的同源物因，与酵母中的REV3同源的hREV3编码的Polζ以及与Rev1同源的基因；与大肠杆菌中的DinB和酵母RAD30同源的hDinB基因编码Polθ；与大肠杆菌UmuC和酵母RAD30同源的hRAD30基因编码Polη、另一与酵母RAD30同源的hRAD30B编码的Polι。已证明着色性干皮病变型(XPV)系Po1η的突变所致。这些新发现的Pol，可能与诱发的细胞遗传不稳定的形成有关。我们证明用反义核酸技术阻断Polζ表达的细胞系MNNG诱发的非定标性突变的频率减低。

　　三、化学性DNA损伤剂诱发的以细胞遗传不稳定为特征的应激反应依存于基因表达改变

　　由环境致突变性理化因子可诱发细胞遗传不稳定发生，其机制不明，但都认为通过基因外机制(epigenetic mechanism)。短寿单功能基团烷化剂可引起细胞基因组DNA不稳定，表现为迟发型非定标性突变。Actinomycin D可抑制其形成，可见为基因表达依赖性的。已分离到两个基因片段，它们所代表的基因可分别抑制或促进非定标性突变的发生。这些细胞的错配识别蛋白和修复含G*T错配碱基的寡核苷酸链的能力正常，但DNA复制的保真度明显降低。并伴有Polβ表达明显升高(Polα、γ、δ和拓扑异构酶Ⅱ的表达无变化)。新发现的Pol是否与之有关，显然非常值得追究。

　　四、DNA损伤剂诱发细胞信号转录途径的激活

　　理化性DNA损伤剂除可引起起源于DNA损伤的信号通路(真核细胞有一共有保守途径，在酵母通过Rad3、MEC1蛋白，在哺乳类细胞通过DNA-PK、ATM蛋白，继而通过TP53和c-Ab1蛋白)。但这并非DNA损伤剂诱发细胞反应的全部。UV线照射后的细胞有Src家族TK活性增高、Ha-Ras激活和MAPKKK家族Raf-1激活，甚至在去核细胞也有人观察到UV照射有JNK和NF-κB的先后激活，细胞在暴露于UV后诱发细胞EGFR、TNFR和IL-1R的成簇和内吞、Ret蛋白的二聚化，与此有关的信号级联反应显然是非核起源的。

　　化学性诱发的非定标性突变可为转导阻断剂所抑制，但却可被翻译阻断剂Cycloheximide所促进。已知所有蛋白合成抑制剂都可使细胞信号转导通路中的Ras/Erk MAPK通路及JNK/SAPK通路激活时间延长。提示细胞遗传不稳定的发生机制中有细胞信号转录通路介入。已证明MNNG处理细胞中有蛋白酪氨酸磷酸化谱的变化，JNK/SAPK和P38MAPK磷酸化增强和JNK活性升高以及其上游激酶MKK3/MKK6的磷酸化水平的明显增强；EGFR和TNFR聚簇和内吞。还发生细胞内cAMP-PKA-CREB的磷酸化通路激活(这可解释MNNG处理后DNA聚合酶表达的升高)。