染色质构像变化引起转录阻滞触发p53介导的细胞凋亡:利用一对DNA拓扑结构探针研究DNA损伤信号转导

【作者】 张志超； 王媛媛； 吴桂叶； 钱旭红；

【机构】 大连理工大学精细化工国家重点实验室；

【摘要】 本实验室合成的一对苊并[1,2-b]吡咯类似物1a和3a,通过圆二色谱(CD)、紫外—可见吸收光谱及荧光光谱等方法证明,它们能够嵌入DNA双螺旋,使DNA构像从B-form改变为更松散的A-likeform。但是1a以分子长轴平行于DNA碱基对长轴的模式嵌入;3a以分子长轴垂直于DNA碱基对长轴的方式嵌入。因此1a比3a造成更大程度的DNA双螺旋松散。利用这一特性,半定量地研究了DNA拓扑结构损伤引发的细胞损伤信号转导通路。结合流式细胞计数器分析,免疫细胞化学,和western印迹,结果发现4μM1a和8μM3a胁迫培养的MCF-7细胞,ATM蛋白激酶被激活形成foci,γH2aX则没有被激活。表明1a和3a能够作为研究体内DNA拓扑结构和DNA螺旋扭力的探针。利用这对探针首次研究了DNA构像损伤程度和ATM蛋白激活量的关联性。相对于3a,导致DNA螺旋松散程度高的1a激活了更大量的ATM蛋白。说明ATM的激活与DNA螺旋松散程度呈正相关。接下来的细胞内DN损伤信号转导通路的研究更有令人惊讶的发现:1a在低于激活ATM的浓度(2μM),就诱导了细胞内p53富集和磷酸化,导致细胞凋亡。通过免疫共沉淀(ChIP)和定量PCR(Q-PCR)研究RNA聚合酶II(RNAPII)在c-Myc基因上的分布动力学,证明1a通过引起RNAPII在P2启动子的停滞、磷酸化最终降解,触发了p53依赖的细胞凋亡。3a由于造成的DNA构像损伤比较轻微,没有引起转录阻滞,所以没有p53响应和凋亡出现。因此认为转录阻滞和DNA拓扑结构的变化程度相关。而且尽管由DNA嵌入剂引发的DNA双链解旋能够激活ATM,转录阻滞仍然是决定细胞凋亡与否的关键。因此可以作为抗肿瘤的有效靶点。更多还原