AMPK參與電離輻射DNA損傷修復及其作為輻射防護靶點的研究

《AMPK參與電離輻射DNA損傷修復及其作為輻射防護靶點的研究》是依託吉林大學，由許志祥擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：AMPK參與電離輻射DNA損傷修復及其作為輻射防護靶點的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許志祥
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

DNA損傷是誘發基因組不穩定的重要原因。研究表明AMP激活的蛋白激酶(AMPK)不僅是調節細胞能量代謝的靶基因，而且還是基因組應激損傷時的感受分子。但AMPK在電離輻射（IR）DNA損傷中的作用至今不明。我們發現IR後AMPK形成核灶，募集至DNA雙鏈斷裂處。AMPK缺失細胞DNA損傷修復能力降低。蛋白組分析顯示，AMPK缺乏致多個DNA損傷應答(DDR)蛋白表達降低。據此，我們認為AMPK在IR引起的DNA損傷修復和保持基因組穩定性中起重要作用，套用AMPK激活劑可起到輻射防護作用（假說）。本研究將明確IR後，AMPK表達、分布、磷酸化及其與 DDR 蛋白的相互作用；研究IR後AMPK在調控細胞周期檢查點、凋亡、DNA損傷修復及保持基因組穩定中的作用；探討IR後AMPK激活及調控DDR的分子機制；評估AMPK作為輻射防護靶點的可行性。研究結果對輻射損傷個體的防護具有高度的指導和套用價值。

結題摘要

DNA損傷是誘發基因組不穩定的重要原因。有研究表明AMP激活的蛋白激酶(AMPK)不僅是調節細胞能量代謝的靶基因，而且還是基因組應激損傷時的感受分子。但AMPK在電離輻射（IR）DNA損傷中的作用之前一直不明。基於我們的前期研究結果，我們初始的研究假設是＂AMPK在IR引起的DNA損傷修復和保持基因組穩定性中起重要作用，套用AMPK激活劑可起到輻射防護作用＂。為明確AMPK在IR引起的DNA損傷應答（DDR）中的作用，我們觀察了放射損傷對AMPK表達、分布、磷酸化的影響，探討AMPK與DDR蛋白的相互作用；研究AMPK在放射損傷後調控細胞周期檢查點、細胞凋亡、DNA損傷修復、及保持基因組穩定性中的作用；探討放射損傷後，AMPK激活及調控DDR的上下游分子機制；評估AMPK激活劑二甲雙胍在受輻照小鼠輻射防護中的作用。我們的研究發現-射線照射可致AMPK激活。激活的AMPK在DNA損傷後形成核灶，並與-H2AX共定位，該作用依賴於ATM。AMPK作為DNA損傷反應蛋白，其激活亦受到UV和ROS等應激處理的調節。AMPK參與了IR引起的DNA損傷修復。用AMPK基因敲除及沉默細胞行IR照射，對照射後的細胞裂解成分行蛋白組分析，及其後的一些列驗證試驗，證實FKHRL1 (FOXO3a)在介導AMPK相關的DNA損傷修復中起了重要作用。FOXO3a還在輻射損傷後，AMPK介導的細胞周期阻滯、細胞老化和凋亡等一系列反應中起重要作用。AMPK激活劑二甲雙胍對輻射損傷小鼠免疫及骨髓具有顯著的保護作用。二甲雙胍促進受X射線照射小鼠白細胞、中性粒細胞和血小板的恢復，明顯降低X射線照射誘導的小鼠骨髓細胞染色體畸變率，降低受照射小鼠骨髓嗜多染紅細胞中的微核率，維持受照射小鼠的脾臟指數，改善小鼠腸道菌群，對輻射引起的多臟器具有明顯的保護作用。總之，我們成功地完成了本項目研究計畫的實驗設計內容，驗證了我們的科學假說，為最終闡明AMPK在DNA損傷修復中的作用奠定了堅實基礎。研究結果提示AMPK激活可以作為輻射防護的靶點。AMPK激活劑二甲雙胍對受照射小鼠具有明顯的保護作用。研究結果對輻射損傷個體的防護具有高度的指導和套用價值。