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|導讀： 細胞如何修復斷裂的DNA? H2AX在其中起到什么作用？
|背景介紹： DNA雙鏈斷裂的修復對基因組完整性的保護至關重要。染色體斷裂是復制叉的崩塌、淋巴細胞免疫受體的重排、生殖細胞減數分裂重組過程中的偶然產物。RAG1/2核酸內切酶可使抗原受體編碼片段(V，D，和 J 基因片段)發生雙鏈斷裂，引發淋巴細胞抗原受體多樣性。V (d) j 末端的并列和連接需要在非同源末端連接( nonho- Michael Eckhaus,3 Thomas Ried,2 mologous end joining，NHEJ)中發揮功能的泛素化 DNA 修復蛋白(Ku80，Ku70，DNA-pkcs，XRCC4，Ligase4，和 artemis)。抗原合成對于促進淋巴細胞前體的發育和擴增是必須的。V(D)J 重組僅限制于 NHEJ 似乎優先活躍的 G0/G1 細胞周期。
HR&NHEJ共同修復DSBs 另一個特異的DNA修復途徑，稱為同源重組（ homologous recombination，HR)，是解決減數分裂重組和增殖細胞中DNA雙鏈斷裂的關鍵途徑。
因此，NHEJ 或 HR 的丟失可能導致DNA雙鏈斷裂非能得到修復，導致淋巴細胞發育停滯。去除 p53依賴的凋亡功能可以消除阻斷HR蛋白 Brca1 的胸腺細胞擴張，但是會使 T 細胞產生大量的染色體畸變，并增加細胞受體轉化。相比之下，缺乏NHEJ 的小鼠進一步缺失p53并不能恢復淋巴細胞的發育，但是小鼠很快因為V(D)J 重組時IgH的異常修復死于前B細胞淋巴瘤。甚至NHEJ活性的中度下降也會導致染色體異常和增加4a/arf（-/-）小鼠單個DNA連接酶4等位基因缺失對小鼠肉瘤的敏感度。以上這些研究結果揭示了正常生理條件下的 DSBs 可以導致染色體轉位和基因擴增，在凋亡途徑受阻的情況下有可能誘發癌癥的發生。因此，DSBs 的即時識別和合理的修復對于維持基因組的穩定性至關重要。為了修復DSBs，數以千計的存在于DNA斷裂口的組蛋白 H2AX 在它們獨特的C末端尾部絲氨酸殘基(小鼠的S136和S139) 發生磷酸化。H2AX磷酸化(γ-H2AX)是由(phosphoryldylinositol 3-kinase，PI-3K)-like 蛋白激酶成員ATM、ATR 和 DNA-PK 介導的。
ATM、ATR 和 DNA-PK 磷酸化H2AX γ-H2AX可以聚集在淋巴細胞、生殖細胞的正常生理性DNA雙鏈斷裂中，可由復制壓力和外部的DNA損傷介導。 許多已知的DNA損傷反應成分，包括Brca1、Nbs1/Mre11/Rad50、53BP1、MDC1和Rad51，形成與先前存在的 γ-H2AX聚集區共定位的聚集區。
ATM、ATR在DNA損傷修復中的作用
此外, H2AX是建立損傷引起的包含以上大部分蛋白的修復區所必需的。核DNA損傷修復區的形成缺陷與DSBs應答的損傷有關。
雖然H2AX似乎調節HR和NHEJ，但它都不是這DSB修復通路的重要組成部分。例如，減數分裂重組在H2AX（-/-）小鼠中沒有受到嚴重影響。盡管H2AX（-/-）ES細胞，如HR因子RAD54缺失的細胞，對DNA交聯和impaired in targeted integration更敏感。同樣，酵母中唯一的C末端H2A絲氨酸殘基被消除后只會導致NHEJ活性的輕度受損。然而，依賴于NHEJ的免疫球蛋白類轉換重組在H2AX-/-小鼠中存在缺陷 。雖然H2AX（-/-）小鼠的淋巴細胞發育和V(D)J重組基本完整，但是淋巴細胞的絕對數量減少了2倍 。盡管H2AX對NHEJ或HR不是必需的，但H2AX缺乏會導致基因組不穩定。小鼠的H2AX位點映射到染色體11q23.3，而這一區域在人類淋巴和實體瘤中常常發生缺失突變。在本研究中，我們利用小鼠模型系統研究H2AX在腫瘤發生中的作用。
|核心內容： 組蛋白H2AX在與γ輻射、減數分裂重組、DNA復制和抗原受體重排相關的DNA雙鏈斷裂的染色質區域兩側位置發生磷酸化。
H2AX-/-p53-/-小鼠存活率低 我們的研究表明，在p53缺失(p53-/-)的情況下，單個H2AX等位基因的丟失會損害基因組的完整性，并增強癌癥的易感性。
H2AX-/-p53-/-導致染色體異常 與雜合子相比，腫瘤在H2AX純合子缺失（H2AX-/-）背景中出現得更早，并且H2AX-/-p53-/-淋巴瘤克隆性非互換易位和擴增的頻率增加。其中包括將c-myc癌基因與抗原受體位點并列的復雜重排。
CGH分析 用野生型H2AX恢復H2AX零等位基因可恢復基因組穩定性和抗輻射能力，但通過用丙氨酸或谷氨酸殘基取代H2AX中保守的絲氨酸磷酸化位點，這種效應被取消。我們的結果確定H2AX是基因組的守護者，它需要兩個等位基因的蛋白質產物才能最佳地防止腫瘤的發生。------------------------------------------------------------------------
嫌太長不愛看的看這： 細胞雙鏈DNA發生斷裂后， H2AX被磷酸化，并招募Brca1、Nbs1/Mre11/Rad50、53BP1、MDC1和Rad51等蛋白分子通過非同源末端連接( nonho- Michael Eckhaus,3 Thomas Ried,2 mologous end joining，NHEJ)、同源重組（ homologous recombination，HR)兩種方式修復斷裂的雙鏈DNA.
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