《DNA損傷修復酶OGG1調節基因轉錄的作用及機制研究》是依託東北師範大學，由巴雪青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：DNA損傷修復酶OGG1調節基因轉錄的作用及機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：巴雪青
- 依託單位：東北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
活性氧可引起體內各種生物大分子的氧化，其中DNA鹼基是主要作用靶點之一，鳥嘌呤因其氧還電勢最低而極易被氧化，形成的損傷產物8-羥鳥嘌呤被認為與多種疾病發生高度相關，但直接實驗證據卻極度缺乏。我們前期工作發現8-羥鳥嘌呤修復酶OGG1與含有8-羥鳥嘌呤的高GC含量啟動子結合後，促進了轉錄因子NF-kB的招募及活性氧信號依賴的促炎基因轉錄活化，但DNA損傷修復酶OGG1如何影響基因轉錄的分子機制尚未深入揭示。本項目研究將利用二代測序技術及蛋白-蛋白、蛋白-核酸作用分析技術深入解析（1）全基因組範圍內OGG1、NF-kB的染色質免疫沉澱組、OGG1依賴的轉錄組的關聯性及高度代表基因的功能（2）OGG1與NF-kB相互作用的分子機制（3）OGG1與NF-kB相互作用對啟動子區序列環境的要求。項目的完成將揭示DNA修復酶OGG1轉錄活化的新功能及NF-kB活性調節的新機制，為炎症相關疾病的治療提供新的靶點
結題摘要
有氧呼吸的有機體時刻都在面臨自身代謝產生的、或外界環境因子造成活性氧（ROS）的侵襲。ROS會導致各種細胞內生物大分子（包括蛋白質、脂類及核酸）的氧化。各種生物大分子中，DNA分子的鹼基因擁有較低的氧還電勢是ROS的主要作用靶點，而氧化的DNA 鹼基長期以來一直被認為是DNA的損傷形式，與炎症、衰老、癌症的發生高度相關。但鹼基氧化與機體病理現象間病因學的直接實驗證據卻極為缺乏。 組成DNA的4個鹼基中鳥嘌呤（G）的氧還電勢最低因而最易被氧化，形成的主要氧化產物為8-羥鳥嘌呤（8-oxoG）。OGG1是真核細胞識別並切除8-oxoG的特異性DNA修復酶，通過自然界中極為保守的鹼基切除修復（Base Excision Repair, BER）途徑對8-oxoG進行修復。本項目研究內容包括：（1）全基因組範圍內OGG1ChIP-Seq、OGG1依賴的轉錄組 RNA-Seq、RelA/p65 CHIP-Seq的關聯性，及高度代表基因的相關功能；（2）OGG1與轉錄因子NF-ҝB相互作用的分子機制；（3）OGG1與轉錄因子NF-ҝB相互作用對於啟動子區DNA序列環境的要求等。研究結果證明啟動子區8-oxoG的存在並不影響轉錄的進行。氧化應激狀態下，OGG1半胱氨酸的氧化導致的BER酶促活性暫時抑制。BER功能暫時失活的OGG1可以迅速識別並結合於氧還敏感基因啟動子區的8-oxoG，但並不繼續行使BER，而是迅速招募位點特異轉錄因子（如NF-κB），促進轉錄機器組裝，特異性地指導氧化應激條件下相關轉錄組的活化（如促炎細胞因子、趨化因子TNFα、CXCL2、CCL20、IL-1β等）。OGG1在基因組的富集傾向於啟動子等調節區域，相關基因的功能分析顯示，OGG1靶基因參與的生物學進程包括氧化應激、細胞氧化還原穩態、負調控細胞死亡、炎症應答等。 依據本項目的研究結果，我們提出一種新的概念：特定條件下的鹼基的氧化，可以視其為一種修飾（如同甲基化）而非損傷，修復酶的識別可以特異性地指導應答氧化應激的轉錄組快速活化，在基礎理論研究方面為基因表達的表觀遺傳調控機制增添新的內容。另外，針對OGG1活性位點的特異性小分子化合物有望特異性地阻斷促炎基因的轉錄活化，從而治療過度炎症、慢性炎症等相關疾病，具有重要的轉化意義。
