（生物物理学专业论文）耐辐射球菌中以ppri为基础的dna损伤修复网络的初步研究.pdf

中文摘要 耐辐射球菌( d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s ) ( 简称d r ) 是迄今为止地球上发现的 抗辐射能力最强的生物之一。虽然对它的特殊抗性机制有近5 0 年的研究历史， 但对于其中的分子机制仍知之甚少。最近我们实验室在耐辐射球菌电离辐射敏感 株中鉴定了一个与电离辐射抗性相关的基因p p r i , 该基因可能通过调控d r 细菌 r e c a 、p p r a 等基因的表达加速对电离辐射引起的d n a 损伤修复，而在大肠杆菌 中表达p p r i 基因能促进r e c a 、s o d a 等表达水平显著提高，使其抗辐射和抗氧 化能力明显增强，这将为我们理解其特殊抗性机制，特别是双链断裂修复提供新 的线索。为了深入地理解p p r i 的功能，本文综合运用了生物信息学、存活率分 析、蛋白质组学等技术手段。并在此基础上，以大肠杆菌和酵母为参考用生物信 息学手段初步研究了耐辐射球菌中d n a 双链断裂修复网络，认为在这个网络中 p p r i 、r e c a 和p p r a 起着非常重要的作用。具体结果如下： 1 p p r i 的生物信息学分析：p p r i 是4 个紧密相连基因的第一个基因，后面 的三个分别是如护、如旧、如的同源物，它们参与叶酸的生物合成，因此p p h 在基因组中的位置有点特殊。分析表明p p r lg + c 含量为6 9 ，比d r 全基因组 ( 6 6 6 ) ，染色体i ( 6 7 ) 稍微高点，且其密码子偏好性与全基因组中情况很 相似。通过序列比对分析后发现p p r 基因序列前几十个碱基及其上游序列部分 碱基在基因组中具有较高的同源性。特别是其上游序列的丰余性可能暗示着很多 基因和p p r i 一样受到相近的调控。同时也在该基因上游区域找到了潜在的启动 子和一些转录因子结合序列信号。通过蛋白质序列同源性分析表明p p r i 较独特， 在n c b i 数据库中找不到较高同源性的蛋白。另外综合几个工具分析了该蛋白的 结构域，发现了三个潜在的信号，它们分别是d u f 9 5 5 ，h t hl a c l 和z n 依赖性 肽酶。同时也发现了d r 中存在其它编码z n 依赖性肽酶的基因，如d r 2 5 9 6 ， d r 0 1 9 4 等。通过这些分析将进一步指导我们的实验研究。 2 k d 8 3 0 1 和p p r i 突变株的表型分析：结果表明p p r i 突变株对于电离辐射， 紫外线辐射，干燥特别敏感，对于双氧水也很敏感。由此可见，p p r i 是一个非常 重要的蛋白，对一些环境胁迫有很大的贡献，是细菌抗击环境压力网络中的一个 重要节点。另外p p r i 突变株在其它环境胁迫下受到影响不大，如温度( 4 0 c 或者 4 2 0 c ) ，1 0 氯化钠，饥饿等。 3 k d 8 3 0 1 和p p r i 突变株的蛋白质组学研究：与野生型k d 8 3 0 1 比较，正 常培养的p p r i 突变株的双向图谱有明显的变化，其中有1 8 个蛋白表达量增加， 7 个蛋白表达量减少。在有差异的2 5 个点中，我们成功鉴定了1 3 个蛋白质。这 些蛋白质在细胞中行使不同的功能，主要包括：1 糖类转运与代谢；2 能量的 产生与转化；3 ，无机离子转运与代谢；4 氨基酸转运与代谢；5 翻译后修饰， 蛋白代谢，分子伴侣：6 一些未知功能的蛋白等。在鉴定的1 3 个蛋白中大多数 是与糖类和氨基酸转运及代谢和能量的产生与转化相关。 4 耐辐射球菌中d n a 双链断裂修复网络的生物信息学初探：以大肠杆菌 和酵母中双链断裂修复系统为参照，主要以序列同源性为基础，结合结构域相似 性分析，在耐辐射球菌中找到了很多相似的基因。 关键词：耐辐射球菌：p p r i 蛋白质组学；网络调控 英文摘要： p r i m a r yi n v e s t i g a t i o no nt h ed n a r e p a i rn e t w o r kb a d e d o n p p r i i nt h e e x t r e m e l y r a d i o r e s i s t a n t b a c t e r i u m ， a b s t r a c t d e i n o c o c c u sr a 击o d u r a mi so n eo ft h em o s tr a d i o r e s i s t a n to r g a n i s m so nt h e e a r t h t h o u g hi th a sb e e nr e s e a r c h e df o ra l m o s tf i f t yy e a r ss i n c ed i s c o v e r i e di n1 9 5 6 ， l i t t l eh a sb e e nk n o w na b o u tt h ei n v o l v e m e n to fd n a d a m a g er e s p o n s ep a t h w a y s a c c o u n t i n gf o rt h er a d i o r e s i s t a n c ei nt h i so r g a n i s m 。r e c e n t l y ，an e wg e n ed r o l 6 7 ( p p ho ri r r e ) t h a ts e r v e s a sag e n e r a ls w i t c hf o rd o w n s t r e a md n a r e p a i ra n d p r o t e c t i o np a t h w a y s v i ai t sr e g u l a t o r yf u n c t i o no nt h eg e n ee x p r e s s i o no f r e c a ，p p r a w a sd i s c o v e r i e d e x p r e s s i o no fdr a d i o d u r a n sp p r ia l s op r o m o t e sd n a r e p a i ra n d p r o t e c t i o np a t h w a y sa n de n h a n c e s t h er a d i o r e s i s t a n c eo f e c o l i t h i sf i n d i n g p r o v i d e s an e wc l u et ou n d e r s t a n dt h em e c h a n i s mo fd n a r e p a i r ，e s p e c i a l l yd o u b l es t r a n d b r e a k ( d s b ) r e p a i r i no r d e r t ou n d e r s t a n dt h ef u n c t i o no f p p r id e e p l y ，b i o i n f o r m a t i c s ， s t r e s ss u r v i v a la s s a y s ，a n dp r o t e o m i c sw e r eu s e d i na d d m o l l ，t h ed n ad s b r e p a i r s y s t e mi nd r a d i o d u r a n sw a s i n v e s t i g a t e db yb i o i n f o r m a t i c s c o m p a r i n g 晰t 1 1 t h a ti n ec o l ia n dy e a s t p p r i ，r e c aa n dp p r a p l a yr o l ei nt h i ss y s t e m t h er e s u l t sa r ea s f o l l o w s ： 1 b i o i n f o r m a t i c a la n a l y s i so f p p r l ：p p r i i st h ef i r s to r fi nw h a ta p p e a r st ob ea f o u r - g e n eo p e r o nc o n t a i n i n gh o m o l o g u e so f t h r e eg e n e st f o l p ，如ba n df o l 轴i nt h e f o l a t eb i o s y n t h e t i cp a t h w a yd e s c r i b e di no t h e rp r o k a r y o t e s t h eg cc o n t e mo f p p r l , c l l r o m o s o m eia n dw h o l e g e n o m e a r e6 9 ，6 7 a n d 6 6 6 r e s p e c t i v e l y i na d d i t i o n ， p p r ip r e f e r e n t i a lu s a g eo fs o m em i n o rc o d o n si s s i m i l a rt o g e n o m e t h ei n i t i a t i o n s e q u e n c eo f p p r i a n dt h ep r o m o t e rr e g i o na r er e d u n d a n c yi nt h eg e n o m eb y s e q u e n c e 1 a n a l y s i s t h er e d u a n d a n c eo f p r o m o t rr e g i o n i nt h eg e n o m e s u g g e s t t h a tm a n y g e n e s m a y b er e g u l a t e da sp p r la n dp r e d i c t e dp r o m o t e ra n d c i s - e l e m e n t sa l ef o u n di nt h i s r e g i o n t o o b yn c b ip s i b l a s ts e a r c h ( h t t p ：w w w n c b i n l m n i h g o v b l a s t ) n o p r o t e i n w i t hs i g n i f i c a n ts e q u e n c es i m i l a r i t yt op p r lw a sf o u n d ，s u g g e s t i n gt h a ti ti sau n i q u e g e n ei ndr a d t o d u r a n s h o w e v e r ，p p r ip r o t e i n h a st h r e ep o t e n t i a lf u n c t i o n a lm o t i f s ： n e u t r a lz i n cm e t a l l o p e p t i d a s e ( z i n c b i n d i n gs i g n a t u r e ) ，b a c t e r i a lr e g u l a t o r yp r o t e i n ( 1 a c if a m i l ys i g n a t u r e ) ，a n d d u f 9 5 5 t w oo t h e rn e u t r a lz i n c m e t a l l o p e p t i d a s e d r 2 5 9 6a n dd r 0 1 9 4a r ed i s c o v e r i e d ，t o o t h e s er e s u l t sw i l lh e l pt ot h ef o l l o w i n g e x p e r i m e n t s 2 p r o p e r t i e sa n a l y s i so fk d 8 3 0 1a n dp p r im u t a n t ：r e s u l t sr e v e a l e dt h a t y a li s s e n s i t i v et oi o n i z i n gr a d i a t i o n ，u l t r a v i o l e tr a d i a t i o n ，o x i d a t i v ed a m a g ea n dd e s i c c a t i o n ， i n d i c a t i n gt h a tp p r ii s an o v e ld n a r e p a i rp r o t e i nt h a tr e c o g n i z e sab r o a dr a n g eo f d n a d a m a g ea n dc o n t r i b u t et o t h em u l t i p l er e p a i rp r o c e s s e s h o w e v e r ，y a la n d k d 8 3 0 1h a v es i n m a rs u r v i v a ir a t eu n d e rt h eo t h e rs t r e s sc o n d i t i o n ss u c ha s i e m p e r a t u r e ( 4 c o r4 2 c ) ，s a l t ( 1 0 ) ，a n ds t a r v a t i o n ， 3 p r o t e o m i c a la n a l y s i so fk d 8 3 0 1m i dp 秽lm u t a n t ：2 - dp a t t e r ns i g n i f i c a n t l y c h a n g e di np p r im u t a n tc o m p a r e dw i t hk d 8 3 0 1 ，t h ew i d et y p es t r a i n e i g h t e e n p r o t e i n sw e r ei n d u c e da n d s e v e nd e c r e a s e d o ft h e s ep r o t e i n s ，t h i r t e e np r o t e i n sw e r e i d e n t i f i e d t h e s e p r o t e i n s i n v o l v e di nv a r i o u sc e l l u l a r f u n c t i o n s i n c l u d i n g c a r b o h y d r a t et r a n s p o r ta n dm e t a b o l i s m ，e n e r g yp r o d u c t i o na n dc o n v e r s i o n ，i n o r g a n i c i o nt r a n s p o r ta n dm e t a b o l i s m ，a m i n oa c i dt r a n s p o r ta n dm e t a b o l i s m ，p o s t t r a n s l a t i o n a l m o d i f i c a t i o n ，p r o t e i nt u r n o v e lc h a p e r o n e s ，f u n c t i o nu n k n o w n a n dn o ti nc o g m o s t o ft h e p r o t e i n s i d e n t i f i e da r ei n v o l v e di n e n e r g yp r o d u c t i o n a n d c o n v e r s i o n ， c a r b o h y d r a t e a n da m i n oa c i d t r a n s p o r t a n d m e t a b o l i s m e s p e c i a l l y i n e n e r g y p r o d u c t i o n a n dc o n v e r s i o n 4 4 b i o i n f o r m a t i c a l a n a l y s i s o ft h ed n ad s br e p a i r s y s t e m i nd e i n o c o c c u s r a d i o d u r a n s ：c o m p a r e d 、；l r i t he c o l ia n d y e a s t an u m b e r o fs i m i l a rg e n e sr e l a t e dt o d n ad s b r e p a i rw e r e f o u n d b yu s i n gb l a s ta n d d o m a i n a n a l y s i s k e w o r d ：d e i n o c o c c u s r a d i o d u r a n s ；p p r i ；p r o t e o m i e s ；n e t w o r kr e g u l a t i o n 5 第一章：文献综述 第一节：大肠杆菌、古细菌、哺乳动物等 生物的d n a 双链断裂修复系统 摘要：生物离不开其生存的环境，环境的胁迫使它们基因组的完整性受到影响， d n a 修复系统对于保持基因组的稳定至关重要。d n a 受损伤的形式多样，而 d n a 双链断裂对于它们的存活影响最大，如何有效的修复d n a 双链断裂显的尤 为重要。本文重点考察几种有代表性生物的双链断裂修复系统，其中选择的物种 基本代表了生物三界。 关键词：双链断裂；大肠杆菌；耐辐射球菌：古细菌；真核生物 生物的出现与演化，遗传与发育遵循一定的规律。我们可以研究生物在正常 状态下( 所谓正常状态是指适合其生长的最适环境) 的生命史，了解其在生长发 育过程中的各种变化。而实际上生物离不开其生存的环境，环境随时会发生变化， 从而会对生物体产生一定的影响，破坏了生物体本身的平衡。要是环境改变太大， 超过了生物体自身的承受能力则会对生物体产生严重的影响，甚至导致死亡。另 外不正常的生命现象也包括生命活动自身的原因( 包括其概率性因素) 。面对这 些异常情况，生物体有其特有的机制来应对，包括防卫、忍耐和修复，而生物体 内各种修复系统则起着非常重要的作用。 如何保持基因组自身的完整性对于生物体的生长非常重要，d n a 的修复系统 对于保持基因组的稳定至关重要。修复系统的破坏往往导致各种严重的后果，人 类的一些重病如着色性千皮病、遗传性非息肉性结肠癌等都是由此原因造成的 ( 1 ) ，由此可见d n a 修复系统能有效的抑制肿瘤的形成( 2 ) 。另外如何去认识 和研究d n a 修复系统对于理解生物与环境关系及生物进化都有重要的意义。一方 面我们可以考察从d n a 受损伤到修复的整个过程，包括d n a 损伤的产生与识 别，损伤信号的转导，损伤的修复与终止。另一方面我们要关注d n a 损伤所引 起生物整体的反映，涉及到代谢、细胞循环、细胞死亡、突变及其引起的其他生 物学现象如肿瘤等，我们应该认识到面对损伤时细胞启动了一个复杂而有效的网 络来进行修复( 3 ，4 ，5 ) ，细胞受损伤后面对死亡、修复、复制是否停止等可能 涉及相关c h e c k p o i m 问题。再则，面对不同因素引起的不同损伤细胞可能有各自 的修复系统来应对，而如何去认识这些系统及它们的相互关系也是非常关键的， 研究表明有很多相同的基因参与了不同的损伤修复途径( 6 ) 。现在我们知道大多 生物中包括了以下几种修复系统：直接恢复、光依赖性酶修复、切除修复( 碱基 切除修复、核甘酸切除修复、错配修复) 、应对双链断裂的同源重组和非同源重 组末端连接等( 1 ) 。实际上不是所有生物都完全具有以上修复系统，不同生物有 其共性，也有其特殊性，因而研究各种修复系统的进化问题已引起科学家的重视， 有的基于各种生物全基因组序列分析了修复系统的进化，有的则进一步考察相关 修复蛋白的结构域情况( 7 ，8 ) 。最后我们还要关注各种修复系统的其他生物学功 能，有人考察了双链断裂修复系统的其他细胞功能，如端粒维持、减数分裂重组 等( 9 ) 。我们知道根据1 6 s 1 8 sr r n a 可以把生物分三界：古细菌、细菌和真核 生物( 1 0 ) 。以下重点考察几种有代表性生物双链断裂修复系统，其中选择的物 种基本代表了生物三界。 1 ：大肠杆菌中d n a 双链断裂修复 大肠杆菌是研究原核生物双链断裂修复的模式生物。遗传分析表明其r e c a 和r e c b c d 酶是双链断裂修复和同源重组的起始因子，是应对d n a 双链断裂s o s 系统诱导所必需( i1 ) 。a n d e r s o nd g 等人的体外实验研究表明涉及双链断裂的 识别和s o s 修复诱导的因子有l e x a 、r e c a 、r e c b c d 、s s b 和c h i 序列( 5 一g c t g g t g g 一37 ) ，并提出了自己的模型：首先d n a 损伤产生双链断裂，接着 r e c b c d 酶从3 到5 降解受损伤的d n a 直到一个c h i 位点被识别。这时 r e c b c d 酶停止降解，其3 到57 的外切酶活性减弱，r e c a 蛋白结合到包含c h i 位点的d n a 链。然后核酸酶极性改变，从57 到37 继续降解，产生一条结合r e c a 蛋白的单链d n a 。进而促进l e x a 的自我分裂，大量的s o s 基因被诱导( 1 2 ) 。 c h i 序列( 5 一g c t g g t g g 一3 ) 是有方向性的，并在r e c a 介导的d n a 重组中起 作用。通常嗜热菌和d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s 中的c h i 序列比大肠杆菌和嗜温菌 中的c h i 序列少的多。也许嗜热菌和d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s 中的c l l i 序列功能 通过不同上述c h i 序列起作用，或者少量的标准c 1 1 i 序列就已经足够了，要么不 需要c h i 序列介入( 1 3 ) 。大肠杆菌的r e c b c d 酶具有多种功能，如同源重组， d n a 修复，降解外来和自身损伤的d n a 等功能( 1 4 ) 。它包含的三个亚基都是独 立的基因所编码( r e c b ，r e c c , r e e d ) 。在体外r e _ z b c d 酶具有不少生化活性：双 链d n a 外切核酸酶，单链d n a 外切核酸酶，单链d n a 核酸内切酶，d n a 解 旋酶和a t p a s e 活性，同时它也能在c h i 序列附近产生缺口( 1 5 ) 。在体外，g a m 蛋白能抑制r e c b c d 酶已知的所有活性。相反在g a m 蛋白存在下r e c b c d 酶的 一些功能仍保留，如重组修复和细胞生存。有趣的是在野生型细菌中g a m 蛋白 的存在扩大了细胞对y 和x 射线引起的d n a 损伤的修复能力。另外重组修复的 r e c b c d g a m 途径需要r e c j , r e c q , r e c n 基因的参与( 1 5 ) 。 2 ：古细菌中d n a 双裂断裂修复 古细菌又可以分为e u r y a r c h a e a a n dc r e n a r c h a e a 上世纪8 0 年代后在分子水平 上的研究表明古细菌兼有细菌和真核生物的性质。然而关于古细菌d n a 修复系统 的研究仍不多，特别是双链断裂修复。也有科学家推测古细菌中存在类似大肠杆 菌的s o s 系统( 1 6 ) 。后来发现一些嗜热菌如t h e r m o c o c c u s s t e t t e r i 、e y r o c o c c u s f u r i o s u s 、p y r o c o c c u sa b y s s i 等也具有抗电离辐射能力，比大肠杆菌高十多倍，如 图l 一1 ( 1 7 ，1 8 ，1 9 ) 。与大肠杆菌和耐辐射球菌比较，双链断裂数与剂量的关系 很相似，表明这类古菌没有特别的d n a 保护机制存在( 2 0 ) 。另外它们在损伤后 的修复期间d n a 复制停止卜2 4 时，可见它们在高温下对电离辐射的这种抗性应该 是存在有效的d n a 修复系统。并在p f u r i o s u s 中找n t 两个类似r e c a 的基因( r a d a a n d r a d b ) ，它们与其它古菌的r a d a 和真核生物的r a d 5 1 基因有很高的同源性， 暗示着也存在同源重组修复( 1 8 ，2 1 ) 。另外对于p y r o c o c c u s f u r i o s u s 的m r e l l 和r a d 5 0 进行了较深入研究，发现它们表现核酸酶活性和基于a t p 的d n a 结合 活性，这两个基因在d s b 修复中起重要作用，且在生物三界中都存在同源物，在真 核生物中还包含了另一个基因，如人类中的p 9 5 ，酵母中的s 2 ( 2 2 ，2 3 ) 。 o 一1 ，2 o 4 5 - 6 - 7 - 8 d 啪辩 图卜hpf u r i o s u s 辐射处理下的存活率曲线。 3 ：真核生物中d n a 双裂断裂修复 有关真核生物双链d n a 断裂修复的研究主要集中在酵母和哺乳动物，如老鼠、 人等。目前认为真核生物双链d n a 断裂修复的途径主要有三条( 图卜2 ) ，它们 是同源重组、非同源末断连接( n o n - h o m o l o g o u se n d - j o i n i n g ，n h e j ) 和单链退 火( s i n g l es t r a n da n n e a l i n g ) 。这些途径在酵母和哺乳动物细胞间是保守的，但 它们的重要性有所侧重( 2 4 ) 。我们很早就知道同源重组修复在细菌和简单真核 细胞中是一个重要的修复机制，后来研究表明在哺乳动物细胞中也存在这条途径 ( 2 5 ) 。而且普遍认为同源重组修复在酵母中有优先地位，而在哺乳动物细胞中 却是非同源末断连接( n o n - h o m o l o g o u se n d - j o i n i n g ) ，单链退火( s i n g l es t r a n d a n n e a l i n g ) ( 2 5 ) 。但后来也有人认为在哺乳动物细胞中同源重组更重要( 2 6 ， 2 7 ) 。 图卜2 ：哺乳动物细胞中双链断裂修复途径( 2 4 ) l畔嚣ji-|篁冁锄ol 4 ：d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s 中d n a 双链断裂惨复 耐辐射球菌( d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s ) 是a n d e r s o n 等在1 9 5 6 年从灭菌处 理的肉类罐头中发现的一种非病原性红色球菌( 2 s ) 。它对由电离辐射、紫外线和 其它因素引起的d n a 损伤显示出惊人的抗性( 2 9 ) 。这主要是因为其存在高效 的d n a 损伤修复系统( 2 9 ，3 0 ) 。特别是d n a 双链断裂，即使每条染色体有1 0 0 多处断裂也能被修复，而且不产生任何突变。另外以下特点对于理解d e i n o c o c c u s r a d i o d u r a n sr 1 的特殊抗性将有所帮助，( a ) ：其具有自然转化能力，且不同遗 传因子间存在水平遗传转移。( b ) ：几乎具有各种d n a 修复的潜在能力，且修复 基因具有很高的丰余性。( c ) ：一个细胞中有4 到1 0 套完整的遗传因子。( d ) ： 它能把损伤的核昔酸释放到细胞外( 3 1 ) 。( e ) ：其包含了四种可移动的遗传因子， 它们是i n t e i n s ，i s 因子，小的非编码重复序列和原噬菌体，其i s 因子比其它细菌 都要多，如在d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n sr 1 每1 0 0 0 基因包含1 6 3 1 s 因子，而在 e c o l i 中只有8 4 ( 3 2 ) 。我们知道在大肠杆菌s o s 系统中，r e c a 和l e x a 起着 重要的作用，其他细菌如b a c i h u ss u b t i l i s 中也有类似的情况( d i n r 和r e c a ) ( 3 3 ) 。而d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s 中l e x a 并不涉及r e c a 的调节( 3 4 ，3 5 ) 。另 外d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s 中r e c a 蛋白长3 6 3 个氨基酸，它能在单链和双链 d n a 上形成丝体，能水解a t p 和d a t p 并促进d n a 链交换反应，也有d n a 依 赖性核甘酸三磷酸酶活性( 3 2 ) 。在某些方面其与ec o i l 的r e c a 蛋白有相近的 功能，如r e c a ( d r ) 在单链d n a ( s s d n a ) 上形成丝体与r e c a ( e c ) 形成的丝体相 似( 3 6 ) ，r e c a 蛋白也能促进l e x a 的自我分裂。这些表明在d e i n o c o c c u s r a d i o d u r a n s 中起s o s 诱导机制是不同于大肠杆菌和b a c i l l u ss u b f i l 妇等细菌，因 而我们要思考，在ec o l i 等s o s 系统中的关键蛋白是r e c a 和l e x a ，而在 d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s 中是否有其它类型的s o s 系统，其关键蛋白是什么? 还 应该回答的是，如果在d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n s 中l e x a 真的不能调节r e c a 的表 达，那么它的功能又是什么呢? 如何调节的? 最近，我们实验室在d r 细菌电离 辐射敏感株中鉴定了一个与电离辐射抗性相关的开关基因一阳r ，( 3 7 ) ，这将为 理解d n a 修复机制提供新的线索( 3 8 ) 。而充分去认识大肠杆菌和酵母的修复系 统将有利于对耐辐射球菌修复系统的理解。 一般来说双链断裂的修复会涉及以下几个过程，环境因素导致d n a 损伤双 链断裂，接着双链断裂被检测，从而诱导相关修复系统进行修复，修复结束的识 别，最后恢复到正常的生命活动。而要回答这一系列的问题需要长期的努力。 参考文献： 1 f r i e d b e r ge c ，2 0 0 3 d n ad a m a g e a n d r e p a i r n a t u r e 4 2 1 ( 6 9 2 1 ) ：4 3 6 4 4 0 2 i s h i k a w at ，z h a n gs s ，q i nx ，e ta 1 2 0 0 4 d n ar e p a i ra n d c a n c e r ：l e s s o n sf r o m m u t a n tm o u s em o d e l s c a n c e rs c i 9 5 ( 2 ) ：11 2 - 11 7 3 k h i lp p ，a n dc a m e r i n i o t e r or d ，2 0 0 2 o v e r1 0 0 0g e n e sa r ei n v o l v e di nt h e d n a d a m a g er e s p o n s eo f e s c h e r i c h i a c o l i m o lm i c r o b i 0 1 4 4 ( 1 ) ：8 9 1 0 5 4 l i uy ，z h o uj ，o m e l c h e n k om v ，e ta 1 2 0 0 3 t r a n s c d p t o m ed y n a m i c so f d e i n o c o c c u sr a d i o d u r a n sr e c o v e r i n gf r o mi o n i z i n gr a d i a t i o n p r o cn a t la c a ds c i usa 1 0 0 ( 7 ) ：4 1 9 1 4 1 9 6 5 f a rs ，h o l m b e r gk ，l a m b e r tb ，e ta 1 2 0 0 3 l o n g - t e r mg l o b a lg e n ee x p r e s s i o n p a t t e r n si ni r r a d i a t e dh u m a nl y m p h o c y t e s c a r c i n o g e n e s i s 2 4 ( 1 n ：1 8 3 7 18 4 5 6 b i r r e l lgw t ，b r o w nj a ，w uh i ，e t a 1 2 0 0 2 t r a n s c r i p t i o n a lr e s p o n s e o f s a c c h a r o m y c e sc e r e v i s i a et od n a d a m a g i n ga g e n t sd o e sn o ti d e n t i f yt h eg e n e s l i t h a t p r o t e c ta g a i n s t t h e s ea g e n t s p r o cn a t la c a ds c iu s a 9 9 ( 1 3 ) ：8 7 7 8 8 7 8 3 7 e i s e nj a ，a n dh a n a w a l tp c ，1 9 9 9 ap h y l o g e n o m i cs t u d yo f d n ar e p a i rg e n e s ， p r o t e i n sa n dp r o c e s s e s m u r a tr e s 4 3 5 ( 3 ) ：1 7 1 - 2 1 3 8 a r a v i n dl ，w a l k e rd r ，a n dk o o n i ne v ，19 9 9 c o n s e r v e dd o m a i n si nd n a r e p a kp r o t e i n s a n de v o l u t i o no fr e p a i r s y s t e m s n u c l e i c a c i d sr e s 2 7 ( 5 ) ： 1 2 2 3 1 2 4 2 9 j a c k s o n s p2 0 0 2 s e n s i n g a n d r e p a i r i n g d n ad o u b l e s t r a n db r e a k s c a r c i n o g e n e s i s 2 3 ( 5 ) ：6 8 7 6 9 6 1 0 w o s ec r ，a n df o x g ，e ，1 9 7 7 p h y l o g e n i cs t r u c t u r eo f t h ep r o k a r y o t i cd o m a i n ， t h ep r i m a r y k i n g d o m s ，p r o c n a i la c a ds c iusa 7 4 ：5 0 8 8 - 5 0 9 0 1 1 c h a u d h u r ya m ，a n ds m i t hg r ，1 9 8 5 r o l eo f e s c h e r i c h i ac o l ir e c b ce n z y m e i ns o si n d u c t i o n m o lg e n g e n e t 2 0 1 ( 3 ) ：5 2 5 5 2 8 1 2 a n d e r s o nd g ，a n dk o w a l c z y k o w s k is c ，1 9 9 8 r e c o n s t i t u t i o no fa ns o s r e s p o n s ep a t h w a y ：d e r e p r e s s i o no ft r a n s c n p t i o ni nr e s p o n s et od n a b r e a k s c e l l 9 5 ( 7 ) ：9 7 5 9 7 9 1 3 l a op j ，a n df o r s d y k ed r ，2 0 0 0 c r o s s o v e rh o t - s p o ti n s t i g a t o r ( c h i ) s e q u e n c ei n e s e h e r i c h i ac o l i o c c u p y d i s t i n c t r e c o m b i n a t i o n t r a n s c r i p t i o ni s l a n g s 。g e n e 。 2 4 3 ( 1 2 ) ：4 7 5 7 ， 1 4 k u z m i n o va ，1 9 9 9 r e c o m b i n a t i o n a lr e p a i ro f d n a d a m a g e i ne s c h e r i c h i ac o i l a n d b a c t e r i o p h a g el a m b d a m i c r e b i o l m o lb i o lr e v 6 3 ( 4 ) ：7 5 1 8 1 3 1 5 p a s k v a n i ，s a h j s t o i ce ，i v a n c i c - b a c ei ，e ta 1 2 0 0 1 t h eg e n e t i cd e p e n d e n c eo f r e c b c d g a mm e d i a t e dd o u b l es t r a n de n dr e p a i ri ne s c h e r i c h i ac o l i f e m s m i c r o b i o ll e t t 2 0 5 ( 2 ) ：2 9 9 3 0 3 1 6 b o u y o u ba ，b a r b i e rg ，q u e r e l l o uj ，e ta 1 1 9 9 5 ap u t a t i v es o sr e p a i rg e n e ( d i n f - l i k e ) i nah y p e r t h e r m o p h i l i ca r c h a e o n g e n e 1 6 7 ( 1 2 ) ：1 4 7 1 4 9 1 7 k o p y l o vv m ，b o n c h - o s m o l o v s k a y ae a ，s v e f l i c h n y iv a ，e ta 1 1 9 9 3 y i r r a d i a t i o nr e s i s t a n c ea n du v s e n s i t i v i t yo fe x t r e m e l yt h e r m o p h i l i ea r c h a e b a c t e r i a a n d e u b a c t e r i a m i c r o b i o l o g y ，6 2 ：9 0 9 5 18 d i r u g g i e r o j ，s a n t a n g e l on ，n a c k e r d i e nz 。e t a 1 1 9 9 7 r e p a i ro fe x t e n s i v e i o n i z i n g r a d i a t i o n d n ad a m a g ea t9 5 d e g r e e s ci nt h e h y p e r t