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计算分子生物
(
网络版
), 2012
年
,
第
1
卷
,
第
1
-
6
页
Jisuan Fenzi Shengwu (Online), 2012, Vol.1, 1
-
6
http://cmb.5th.sophiapublisher.com
2
transcription, replication, recombination, etc., we speculated that BRG1 might involve in the process of DNA damage repairing by
chromatin remodeling, thereby leading to affect apoptosis.
Keywords
Brahma related gene1 (BRG1); UV irradiation; DNA damage and repair; Cell apoptosis; Chromatin remodeling
在物理和化学等多种因素的刺激下，细胞内的
遗传物质——
DNA
可能发生多种类型的损伤，如
DNA
单链或双链断裂、
DNA
与蛋白质交联、碱基
的错配、修饰及脱嘌呤或脱嘧啶位点的形成等。但
是，在多种酶的共同作用下，生物体内的
DNA
损
伤修复系统使损伤的
DNA
的结构大部分得以恢复，
使突变率降低，使得
DNA
分子的相对稳定性得到
保持。如果受损的
DNA
分子得不到及时有效地修
复，细胞很可能走向凋亡
(Fousteri and Mullenders,
2008)
。当
DNA
受到紫外线照射时，主要产生环丁
烷
-
嘧啶酮二聚体
(CPD)
和嘧啶
6-4
嘧啶酮光产物
(6-4PP) (Li et al., 2006)
。对于
UV
照射引起的
DNA
损伤主要是通过核酸切除修复途径
(NER)
进行修复
的，主要包括泛染色体的核酸切除修复
(GG-NER)
(Bergink et al., 2006)
和转录特异的核酸切除修复
(TC-NER) (Sugasawa, 2009)
两个途径。
由于染色质高度紧密的结构特点，使得许多
DNA
活动的调控
(
如转录和复制等
)
需要进行染色
质改构
(chromatin remodeling complex)
。前人的研究
表明，至少有两类高度保守的染色质修饰复合物与
染色质的结构调整有关，即依赖于
ATP
的染色质改
构复合物
(Racki and Narlikar, 2008)
，利用
ATP
水解
而获得的能量，使
DNA
与组蛋白之间的相互作用
改变；组蛋白修饰酶复合物对组蛋白进行共价修饰
(Zhu and Wani, 2010)
，即使赖氨酸和精氨酸甲基化、
赖氨酸乙酰化、丝氨酸和苏氨酸磷酸化、赖氨酸泛
素化、谷氨酸多聚
ADP
核糖基化和赖氨酸苏素化
(Kouzarides, 2007; Wang et al., 2007; M
é
ndez et al.,
2010)
。依赖于
ATP
的染色质改构复合物的典型代
表是
SWI/SNF
复合物，人类以
BRG1
或
BRM
作
为其
ATP
酶催化亚基
(Yoo and Crabtree, 2009)
。
最近的研究表明，酵母
SWI/SNF
复合物与
GG-NER
中关键的
DNA
损伤识别因子
Rad4-Rad23
有着密切的联系
(Gong et al., 2006)
。在研究
NER
剪
切步骤的结果中发现，人
NER
蛋白双剪切二核小
体的活性可以被
ATP
依赖的染色质改构复合物增
强，从而使核小体被移除并增大了无核小体的
DNA
连接区域的范围
(Hara et al., 2002)
。另外，酵母
SWI/SNF
和相关的
ISW2
复合物可以增强光修复酶
对
UV
损伤的修复活性
(Wolner et al., 2003)
，表明了
改构复合物在
UV
照射后的
DNA
损伤修复中起着
重要作用。
BRG1
作为人改构复合物的核心催化亚基，在细
胞的多种生命活动中具有重要作用，如调控基因的转
录、复制、重组、骨骼肌分化及抑制肿瘤发生
(Wolner
et al., 2003)
。但是否参与
DNA
损伤修复进而挽救细
胞凋亡还不是很清楚。本研究建立了
UV
照射引起
DNA
损伤的模型。根据这一模型，用
30 J/m
2
剂量的
UV
照射瞬时转染
BRG1
表达质粒的
SW13
(BRG1-/-)
细胞，在不同的时间点检测细胞的早期
凋亡情况。结果表明，转染了
BRG1
表达质粒的细
胞的早期凋亡程度明显较对照组低。我们通过在
HeLa
细胞中过表达
BRG1
进一步证实了上述结果，
即
BRG1
可以明显降低由
UV
照射引起的细胞凋
亡。由此，我们推测
BRG1
可能参与了
DNA
的损
伤修复进而挽救细胞的凋亡。
1
结果与分析
1.1 DNA
损伤模型的建立
多种因素影响可能导致细胞内
DNA
分子产生
多种类型的损伤。为了研究人染色质改构复合物的
核心催化亚基
BRG1
是否参与
DNA
损伤修复，我
们首先建立了
UV
照射引起
DNA
损伤修复的模型。
用
254 nm
波长的紫外线，在样品上方
15 cm
处照
射
SW13 (BRG1-/-)
细胞，通过调整照射时间来调整
照射强度。然后将细胞重新置于
CO
2
培养箱中进行
不同时间的损伤修复培养
(0 h, 6 h
和
24 h)
，收集样
品并用流式细胞术检测细胞早期的凋亡情况。
细胞凋亡的程度随着
UV
剂量的提高而增强
(
图
1)
。在剂量为
10 J/m
2
的
UV
照射时，照射后
0 h
和
6 h
，细胞的早期凋亡率与阴性对照相似，分别
为阴性对照的
1.28
倍和
1.29
倍；照射后
24 h
，细
胞早期凋亡率为阴性对照的
2.27
倍，明显提高。在
剂量为
20 J/m
2
的
UV
照射时，分别检测
0 h
、
6 h
和
24 h
后早期凋亡的细胞相对未经
UV
照射的阴性
对照细胞，分别为
1.58
倍、
2.4
倍和
2.8
倍，对细
胞造成的损伤程度较
10 J/m
2
增强，但差别不显著。
当
UV
剂量提高到
30 J/m
2
，分别检测在照射后
0 h
、
6 h
和
24 h
细胞的早期凋亡率，为对照的
1.81
倍、