一生殖干细胞基因在DNA修复中具重要作用

近日来自上海交通大学医学院和美国俄亥俄州立大学综合癌症中心等处的研究人员在新研究中证实，生殖干细胞基因PIWIL2在DNA损伤修复中扮演着重要角色。这一研究发现有可能为肿瘤的早期防治找到新的手段和途径。相关研究论文发表在11月16日的《公共科学图书馆—综合》（PLoS ONE）杂志上。领导这一研究的是上海交通大学医学院的高建新教授，其早年于上海第二医科大学获得免疫学与微生物学博士学位，之后于加拿大达尔豪斯免疫学与炎症学系作博士后，现同时任职于上海交通大学医学院附属仁济医院干细胞研究中心以及俄亥俄州立大学医学中心综合癌症中心和病理学系。肿瘤作为目前人类健康的第一大杀手，已为全球各国的科学家和研究人员广泛关注。肿瘤的发生是始于细胞内DNA受到损伤后发生基因突变，致使细胞功能改变，细胞增殖无法控制而致。DNA受损每天都在人体内发生，而受损后，人体自身机制会对其进行修复，成为早期预防肿瘤发生的一道天然屏障。DNA修复过程与染色质解链，修复蛋白激活并积聚到损伤部位有关。目前国际上关于DNA自身修复的研究多聚焦于染色质松弛、解链后的修复过程，但对于在DNA修复早期的关键步骤，染色质是如何松弛、解链的机制，了解甚少。正常情况下，PIWIL2仅表达在睾丸的生殖干细胞和精原细胞中。在2010年，由高建新带领的研究团队发现PIWIL2基因的异位、异化激活而产生Piwil2-like（PL2L）蛋白与肿瘤干细胞的发展有关。在这篇文章，研究人员发现PIWIL2基因还在由电离辐射、紫外线照射以及化学药剂等诱致的DNA损伤的修复中扮演了非常重要的角色。在DNA未受损的情况下，细胞内的PIWIL2基因是基本沉默的。当受到急性辐射或化学药物作用等导致DNA受损时，原本沉默的PIWIL2基因会被短暂激活，参与调节染色质松弛、解链，促进DNA修复。细胞染色质紧密的双链结构得到松弛是实现其它蛋白质对染色质内部进行准确、有效修复的关键。在修复后，PIWIL2基因又恢复到原有水平。而对于缺陷细胞而言，当受损DNA由于缺少PIWIL2基因而无法成功解链时，便无法完成对DNA的修复，此时，细胞就可能走向衰老、凋亡或向肿瘤细胞转化，丧失自身对细胞分裂的控制的功能，导致肿瘤形成。新研究阐明了PIWIL2基因在DNA修复过程中所扮演的角色，将为深入研究PIWIL2基因的生物学功能以及癌症防治的潜在手段方面提供新视角。此外，研究者还认为PIWIL2基因今后有可能作为一个新的生物标记，来检测、评估人体受到急性辐射所造成的伤害。（来源：生物通）