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        DNA脫堿基位點的檢測方法及其生物學研究進展

        2022-09-21 13:12:28武海江張雅姣袁舒妍謝劍煒
        分析測試學報 2022年9期
        關(guān)鍵詞:加合物共價堿基

        武海江,張雅姣,袁舒妍,徐 華*,謝劍煒

        (1.軍事醫(yī)學研究院毒物藥物研究所,抗毒藥物與毒理學國家重點實驗室,北京 100850;2.沈陽藥科大學 無涯創(chuàng)新學院,遼寧 沈陽 110016)

        生理條件下,DNA會自發(fā)斷裂N-糖苷鍵脫去堿基(Apurinic/apyrimidinic,AP)形成AP位點損傷[1-7](圖1A),據(jù)報道,平均每天每個哺乳細胞至少會產(chǎn)生10 000個內(nèi)源性AP位點[2,8]。當DNA暴露于外源性物質(zhì)如酸、烷化劑、電離離子或紫外線后[9-12]均會使DNA脫去堿基并生成AP位點[13](圖1B)。另外AP位點也是堿基切除修復(Base excision repair,BER)途徑的關(guān)鍵中間體[14],如活性氧引起DNA氧化損傷的標志物8-羥基-2′-脫氧鳥嘌呤核苷(8-OHdG)經(jīng)BER中特殊糖基化酶的切除而形成AP位點[13,15](圖1C)。若AP位點未有效修復,可能會導致DNA聚合酶停滯和DNA鏈斷裂,產(chǎn)生突變和細胞毒性[1-2,13,16],因此對AP的檢測有助于細胞損傷程度評估和化合物毒性評價[17-19]。近年來,由于交聯(lián)損傷的嚴重性,AP位點形成的DNA鏈間交聯(lián)(Interstrand crosslink,ICL)[20-27]和蛋白質(zhì)交聯(lián)[28-32](DNAprotein crosslink,DPC)亦引起人們的重點關(guān)注。本課題組在前期工作中建立了細胞、血液、尿液及臟器中DNA加合物的質(zhì)譜定量方法,實現(xiàn)了各臟器中DNA損傷的定量評價[33-35];構(gòu)建了組蛋白H2AX和H3磷酸化生物標志物的穩(wěn)定同位素稀釋液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)方法,實現(xiàn)對化合物基因毒性的快速發(fā)現(xiàn)和定量檢測,并初步證明了該方法具有體外評價化學品致癌性的應用潛力[36-37]。課題組近期還開展了脫堿基位點交聯(lián)加合物(AP-base)的高靈敏LC-MS/MS分析,在細胞中首次鑒定3種新型AP-base,對不同類型細胞中AP-base本底值進行了定量評價及相關(guān)毒物暴露研究[38]。

        圖1 AP位點的形成機制:DNA自發(fā)脫堿基形成AP位點(A);AP位點形成的潛在來源(B);脫氧鳥苷(dG)與活性氧反應生成8-OHdG,隨后經(jīng)DNA糖基化酶將8-OHdG切除后生成AP位點(C)Fig.1 Mechanisms of AP site formation:spontaneous base loss of DNA leads to the AP site formation(A),potential sources of base damage destabilizing the N-glyosidic bond and generating AP site(B),and deoxyguanosine(dG)reacted with reactive oxygen species to generate 8-OHdG,which is subsequently cleaved by DNA glycosylase to generate AP sites(C)R:DNA

        AP位點的檢測方法主要有14C[39-40]或32P[41-42]后標記法、含醛基反應探針(Aldehyde-reactive probe,ARP)的酶聯(lián)免疫吸附分析法(ELISA-like)[43-46]、熒光法[17-18,47-49]和液相色譜-質(zhì)譜法[50-54]等。其中,含ARP的ELISA-like方法是檢測和定量分析AP位點的重要方法,但其除標記AP位點的開鏈醛外[48,55-56]還會標記其它含醛基的化合物,可能會導致假陽性結(jié)果。近些年,質(zhì)譜法以其高靈敏和高特異的技術(shù)優(yōu)勢逐漸應用于AP位點的分析檢測[50,57-58]。

        本文對AP位點的定性和定量分析方法進行了總結(jié),對AP位點損傷在環(huán)境污染物及抗癌藥物的評價、細胞損傷和疾病相關(guān)的研究進展進行了評述。由于AP位點相關(guān)交聯(lián)(如ICL和DPC)存在潛在重要的生物學意義,本文亦重點對其進行了介紹。

        1 脫堿基位點特點

        每個細胞每天均可能產(chǎn)生成千上萬的AP位點,其作為一種常見的DNA損傷形式,能對細胞的功能、基因組穩(wěn)定性和疾病產(chǎn)生較大影響,能有效阻斷聚合酶并影響其對基因組信息的讀取和復制,是致突變的潛在源頭之一[13]。

        AP位點的結(jié)構(gòu)以閉鏈縮醛形式(99%)和開鏈醛(1%)兩者的平衡形式存在(圖2)[4]。由于氫鍵及其他非共價相互作用的缺失,AP位點會使DNA雙鏈變得不穩(wěn)定。AP位點自身親電且具有化學不穩(wěn)定性,例如,DNA的AP位點在生理條件(pH 7.4,37℃)下的半衰期約為200 h[59],在加熱處理或弱堿處理時會加速DNA鏈在AP位點的斷裂[60-62],在酸性條件下也會通過脫嘌呤產(chǎn)生額外的AP位點。

        圖2 AP位點在水溶液中的平衡態(tài)存在形式:閉鏈縮醛和開鏈醛[4]Fig.2 The equilibrating forms of AP site in aqueous solution:close-chain acetal and open-chain aldehyde[4]

        除了產(chǎn)生鏈斷裂,由于AP位點的化學反應活性,AP位點的開鏈醛還會分別與蛋白質(zhì)或DNA互補鏈上的堿基發(fā)生共價反應形成DPCs和ICLs,從而形成更嚴重的損傷類型[2,19]。目前,細胞有多種修復和耐受機制以應對DNA損傷,雙鏈DNA中的AP位點大多數(shù)通過BER途徑進行修復,核苷酸切除修復(NER)則作為備用途徑[14]。近期,對AP位點的修復和耐受途徑研究已有評述報道[13]。

        2 脫堿基位點作為中間體形成的交聯(lián)

        相比于其它DNA損傷如DNA加合物、堿基錯配和堿基損傷等類型,DNA鏈間交聯(lián)和DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)的研究報道較少[28-29]。但由于DNA交聯(lián)以及DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)可導致嚴重的基因毒性,近年來其研究越來越受到重視[28],AP位點作為最常見的DNA損傷類型之一,與其相關(guān)的ICL和DPC交聯(lián)現(xiàn)象已成為研究重點[29,31]。

        2.1 AP位點形成的DNA交聯(lián)

        DNA鏈間交聯(lián)是最嚴重的DNA損傷類型之一,其形成會影響DNA的復制和轉(zhuǎn)錄[2]。由于AP位點存在兩種互變平衡結(jié)構(gòu)(圖2),DNA中AP位點的開鏈醛可與互補鏈上的堿基發(fā)生共價加合形成ICL(圖3)。

        圖3 由AP位點作為中間體形成ICL的形成機制及對應生成的交聯(lián)加合物Fig.3 The formation mechanisms of ICL derived from the AP site as intermediate and the corresponding crosslinked adducts

        Dutta等[27]首次在無外源分子參與情況下清晰表征了DNA鏈間交聯(lián)情況,隨后運用質(zhì)譜技術(shù)和凝膠電泳技術(shù)證明AP位點可分別與鳥嘌呤和腺嘌呤的環(huán)外氨基發(fā)生反應,形成AP-dG和AP-dA的ICL[20-21](圖3A、3B),同時利用核磁共振技術(shù)表征了形成的ICL交聯(lián)加合物(圖3D)[63-64]。通過考察AP-dG和AP-dA交聯(lián)加合物的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)這兩類交聯(lián)加合物在pH 7.0、37℃時相當穩(wěn)定,意味著AP-dG ICL和AP-dA ICL可能是一種持久損傷,可能導致DNA的復制阻滯[63-64]。研究又通過可以耦合DNA合成和鏈置換的噬菌體φ29 DNA聚合酶作為模型系統(tǒng)測試了AP-dA交聯(lián)影響DNA加工酶的能力,證明AP位點形成的交聯(lián)能阻斷細胞中各種DNA加工酶的作用[65]。

        最近,Hu等[66]利用高分辨質(zhì)譜技術(shù)在小牛胸腺DNA(Calf thymus DNA,CT-DNA)酶解樣品中檢出了AP位點與胞嘧啶殘基反應形成的交聯(lián)加合物(AP-dC)[66-67]。Varela等[24]隨后也證明了AP位點的醛基可與互補鏈上已錯配胞嘧啶的環(huán)外氨基發(fā)生反應,形成AP-dC ICL(圖3C)。值得注意的是,研究表明,當胞嘧啶殘基與鳥嘌呤發(fā)生正常沃森-克里克配對時,這二者并不能形成交聯(lián)。

        目前,AP-dG、AP-dA和AP-dC等3種ICLs的形成僅在溶液體系中被鑒定,但細胞中是否存在上述鏈間交聯(lián)及其結(jié)構(gòu)特性如何仍屬未知[19,24]。對不同寡核苷酸序列的研究表明AP-dA、AP-dG形成交 聯(lián)的 產(chǎn)率 分別 為15%~85%[21]和2%~3%[20,27],經(jīng)NaCNBH3還原 后 的AP-dG交聯(lián) 產(chǎn)率 為20%左右[20,27]??紤]到細胞在正常生理條件下會產(chǎn)生至少10 000個AP位點[2,8],研究者們推斷在細胞中可能會檢測到AP位點交聯(lián)加合物,但對檢測方法的靈敏度和實驗設計提出了更高要求[19,66]。Huskova等[22]通過體外實驗研究了AP-ICL的形成速率、產(chǎn)量和穩(wěn)定性,揭示AP位點周圍富含腺嘌呤-胸腺嘧啶堿基對(AT)比富含鳥嘌呤-胞嘧啶堿基對(GC)的區(qū)域更易形成AP-ICL,并基于AP-ICL形成的生化實驗,推斷在人體細胞中存在或可形成1~5個ICLs。相比其它常見的DNA損傷類型,由AP位點作為中間體形成的DNA鏈間交聯(lián)是一種更為嚴重的DNA損傷,這種交聯(lián)在細胞中存在的可能性及其可能引起的生物學結(jié)局值得重點關(guān)注。

        2.2 AP位點形成的蛋白質(zhì)交聯(lián)

        DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)是蛋白質(zhì)和DNA中1條鏈發(fā)生共價加合形成的一種交聯(lián),也是嚴重的DNA損傷類型之一,同樣會阻滯DNA復制和翻譯。受到檢測技術(shù)重復性、靈敏性和特異性等方面的限制,與其它的DNA損傷類型相比,DPC的研究相對較少[13,29]。AP位點可在細胞和組織中自發(fā)產(chǎn)生,是多種生理過程中形成的最普遍的DNA損傷之一。由于AP位點與核小體中的組蛋白非常接近,以AP為中間體形成的DPC已被重點研究報道,如AP-Lys和AP-Cys(圖4)[28,32,68]。Chan等[28]用同位素稀釋LC-MS/MS方法首次從細胞中檢出新型的由AP位點與蛋白質(zhì)的半胱氨酸(Cys)殘基發(fā)生反應形成的AP-Cys交聯(lián),從HeLa細胞(Human cervix adenocarcinoma cell)中測得AP-Cys DPCs的本底含量為5.45個/107nts。近期,Chan等[32]再次利用LC-MS/MS方法首次定量分析了細胞內(nèi)AP位點與賴氨酸(Lys)殘基反應形成的DPCs,檢測到HeLa細胞中AP-Lys DPCs的本底含量為0.03個/107nts。結(jié)果表明,在HeLa細胞中AP-Cys DPCs的含量高于AP-Lys DPCs,且與近期文獻報道的細胞中本底AP位點數(shù)目接近。此外,Tang等[69]基于DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)測序技術(shù),利用AP位點與Lys殘基共價結(jié)合的特點,應用于人類HEK293T細胞(Human embryonic kidney 293T cell)中胸苷乙二醇的全基因組圖譜繪制。表1列出了采用不同方法對細胞或哺乳動物組織中AP位點的檢測結(jié)果及特征分析比較。

        圖4 由AP位點作為中間體形成的DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)形成機制及對應生成的交聯(lián)加合物Fig.4 The formation mechanisms of DNA-protein crosslink derived from the AP site as intermediate and the corresponding crosslinked adducts

        DPCs交聯(lián)的形成與修復機制亦值得深入研究,研究發(fā)現(xiàn)AP位點也可與多種修復酶如5′-脫氧核糖-5-磷酸/脫堿基裂解酶(KU)[70]、DNA聚合酶β(Pol β)[71]和多聚ADP核糖聚合酶1/2(PARP1/2)[72-73]等形成交聯(lián),形成的DPC通常被認為是有害或短暫的中間體,且與AP位點的修復相關(guān)[31]。目前對AP位點作為中間體形成DPC的化學結(jié)構(gòu)或生物學結(jié)局的了解很有限,仍亟待開發(fā)相應的檢測方法并深入研究[29,31]。

        3 DNA脫堿基位點的檢測方法

        當前檢測AP位點主要基于以下兩種方式。一種是非共價方式,依靠試劑與DNA分子間的氫鍵、范德華力和靜電引力等弱相互作用力,使檢測分子能夠進入AP位點,通過改變檢測分子的物理信號(如熒光和電化學),進而實現(xiàn)對AP位點的標記檢測[74]。另一種是共價標記AP位點的方式,依靠不同含氨基基團的標記試劑分子與AP位點的開鏈醛發(fā)生反應形成相對穩(wěn)定的共價亞胺(通常稱為席夫堿)[75-77](圖5),并進一步利用不同技術(shù)檢測標記分子實現(xiàn)對AP位點的分析。由于非共價標記方式基于弱相互作用力,其結(jié)合能力普遍低于共價反應探針,因此目前研究報道以共價標記方式居多,本文主要概述利用共價標記AP位點檢測方法的研究進展。

        圖5 標記DNA脫堿基位點示意圖Fig.5 Schematic of labeling DNA abasic site

        AP位點的重要檢測方法有14C或32P標記法、ELISA-like分析法、熒光分析法和LC-MS法等,其各具優(yōu)勢和不足。其中,ELISA-like分析法是用于檢測和定量分析AP位點的常用方法之一,近年來,隨著高特異和高靈敏質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展,質(zhì)譜方法正逐漸成為AP位點檢測的主流方法。

        3.1 14C或32P后標記法

        14C標記法是利用同位素閃爍計數(shù)技術(shù)對AP位點的醛基基團和14C甲氧胺反應形成的肟類化合物進行檢測。該方法靈敏度和特異性均較低,無法實現(xiàn)對AP位點的準確定量[39-40,52]。Weinfeld等[42]使用32P后標記法可在fmol水平對DNA中的AP位點進行定量分析,方法靈敏度較高,但該方法需進行核酸凝膠電泳和色譜分離等前處理操作,費時耗力,且涉及放射性污染等問題[41]。因此,目前鮮有關(guān)于上述兩種標記方法的報道。

        3.2 ELISA-like分析法

        為應對上述14C或32P后標記法的不足,Kubo等[78]于1992年構(gòu)建了一種生物素標記的含醛反應性探針(ARP)的ELISA-like方法。其原理是利用生物素標記探針的羥胺基團與DNA中AP位點發(fā)生加合反應,然后使用偶聯(lián)辣根過氧化物酶的抗生物素蛋白作為指示酶,通過ELISA-like方法對生物素標記的AP位點進行比色測定[43,78]。

        該方法靈敏度較高且操作簡單,因此基于其改進的方法相繼被用于檢測和定量分析AP位點或含其它醛基的潛在DNA損傷[46,53,79-81]。Kubo等[78]在熱解或酸解后的CT-DNA或噬菌體f1 DNA中檢測到fmol水平的AP位點,該方法無需使用一抗和二抗,通過指征指示劑酶偶聯(lián)的抗生物素蛋白/生物素復合物直接檢測生物素和DNA的含量即可測定AP位點。Kubo等[44]在HeLa RC355細胞(具輻射抗性的HeLa細胞株)中測得的AP位點為<1個/105nts[43],在HeLa細胞中為5個/106nts(0.1 fmol)。

        ELISA-like方法雖有較多應用,但由于缺乏特異性[48,55-56],尚存在諸多局限:①該方法所使用的生物素在細胞中也同樣存在[49];②ARP的結(jié)構(gòu)空間體積較大[52],因此ARP很可能因位阻導致未與AP位點充分反應;③DNA中存在的除AP位點之外的DNA氧化產(chǎn)物[82]、其它含醛基化合物如5-甲?;奏ぃ?fC)和5-甲?;蜞奏ぃ?fU)亦可能被錯誤標記[56,83-84],存在假陽性風險。因此,近年來出現(xiàn)了基于其它原理的高特異性方法的報道和應用。

        3.3 熒光分析法

        相比于ELISA-like分析法,目前用于定量分析AP位點的熒光分析法應用仍較少,多數(shù)研究主要集中在如何提高檢測方法的靈敏度和特異性[48-49]。熒光分析法通過設計能與AP位點的開鏈醛反應的熒光探針分子,對熒光信號進行檢測并實現(xiàn)對AP位點的測定[18,48]。

        使用常規(guī)含賴氨酸-羅丹明[18]和熒光素[85]標記的熒光分析方法分別能檢測到129 fmol和17 fmol水平的AP位點,其實驗操作所需時間雖比ELISA-like分析法少,但靈敏度較低,且所需DNA樣品量較大,洗滌后也難以避免痕量熒光探針的存在,從而影響分析結(jié)果。Fundador等[17]利用激光誘導熒光的毛細管電泳技術(shù)檢測熒光團-ARP標記的AP位點,靈敏度較前述熒光方法明顯提高,檢出限可達1.2個AP位點/106nts(0.02 fmol),但受限于必須采用合適的抗體,該方法的普適性較低。

        最近,Liu等[48]測試了含萘二甲酰亞胺熒光標簽的羥胺探針分子與DNA中含醛基或酮基的化合物的反應能力,發(fā)現(xiàn)其均能與AP位點、5fU和5fC發(fā)生反應,三者反應效率并無較大差別。而以往研究報道中使用的羥胺或烷氧胺試劑僅標記了AP位點[18,47]、5fU[51,86]和5fC[87]中的一種化合物,推測其原因可能是實驗未考慮DNA中所有含醛基化合物或優(yōu)化特殊反應條件所致[48]。因此,利用熒光分析法準確檢測AP位點或其它含醛基化合物時,除考慮適當?shù)臒晒鈽撕炌猓仨毧紤]結(jié)合特殊的反應條件以評估和優(yōu)化熒光標記分子與目標物的反應效率[49,88]。

        3.4 液相色譜-質(zhì)譜法

        液相色譜-質(zhì)譜法是利用烷氧胺[50,52]或肼類[54]試劑對AP位點開鏈醛進行衍生標記形成穩(wěn)定的肟或腙類目標化合物,實現(xiàn)對AP位點的準確定量分析。

        Zhou等[52]基于14C甲氧胺衍生化構(gòu)建了AP位點的加速器質(zhì)譜法,檢出限為1個AP位點/106nts。該方法雖提高了靈敏度,但能與14C甲氧胺反應的除AP位點外,還包括鏈斷裂位點及多種帶有醛和酮基的降解產(chǎn)物,故該方法僅適用于檢測造成多位點損傷的DNA。Li等[54]利用同位素稀釋的LC-MS/MS法定量分析基因組DNA中的AP位點,檢出限為4個AP位點/109nts(6.5 fmol),該方法靈敏度雖有提高,但對AP位點的衍生化標記發(fā)生于DNA酶解完成后,存在DNA酶解導致假陽性AP位點生成的可能性,從而導致定量結(jié)果不準確。Rahimoff等[51]亦利用LC-MS/MS方法在小鼠胚胎干細胞中測得0.9個AP位點/106nts。Turesky等[50]構(gòu)建基于利用O-[(3-吡啶基)甲基]羥胺(PMOA)試劑對AP位點進行衍生化標記的高靈敏和高特異性的LC-MS/MS定量方法,驗證了與提取DNA后對AP位點進行衍生化的流程相比,在細胞裂解時即直接對AP位點進行衍生化標記是減少假陽性結(jié)果的較好方式,并最終從小鼠肝組織中測得約0.9個AP位點/107nts。

        質(zhì)譜法測定AP位點靈敏度的不斷提高有益于實現(xiàn)對AP位點的分析檢測,同時質(zhì)譜方法能提供精確質(zhì)量及特征碎片離子,可實現(xiàn)精確定性與準確定量。但構(gòu)建AP位點液質(zhì)定量方法時除需考慮衍生化試劑的衍生化效率外,更需要考慮的重要影響因素是AP位點自身結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,由于在DNA裂解、消化或衍生化過程中均可造成AP位點的形成或丟失,易導致定量結(jié)果出現(xiàn)偏差,因而目前測定AP位點時需重點關(guān)注其化學穩(wěn)定性[4,29,50]。通常考慮以下樣品處理條件,以盡量避免假陽性或假陰性結(jié)果:①條件盡量溫和,如酶解溫度不能太高、樣品混勻時輕輕振蕩及選擇適宜pH值等[50,89-90];②酶解時添加劑的選擇,如加入甲磺酸去鐵胺能有效防止樣品被氧化[66,89-91];③衍生化時機的選擇,如衍生化試劑越早添加越能監(jiān)測到生物體本底水平的AP位點[50]。

        如表1所示,在諸多測定AP位點的分析方法中,ELISA-like分析法和液相色譜-質(zhì)譜法最為常用和有效。前者在人類細胞系中最少可檢出超過6.7個AP位點/107nts,最高在人或哺乳動物組織中檢出100個AP位點/107nts;后者在人肺臟或白細胞中最少檢出2個AP位點/107nts,最高在小鼠胚胎干細胞中測得10個AP位點/107nts。兩組數(shù)據(jù)比較分析顯示,對于細胞系或組織的AP位點本底水平測定,ELISA-like分析法測得的含量較高,其主要原因可能與ELISA-like方法的非特異性有關(guān)[55]。因此,目前亦日趨采用更特異更靈敏的LC-MS方法用于AP位點的檢測和定量分析。

        表1 不同方法對寡核苷酸、細胞或哺乳動物組織中DNA AP位點的檢測分析特征總結(jié)Table 1 Summary of the characteristics of determination of DNA AP sites in oligonucleotides,cell lines or mammalian tissues by a variety of techniques

        4 毒性評價和癌癥治療相關(guān)應用研究

        4.1 毒性評價

        自從報道在細胞內(nèi)存在大量AP位點后,多數(shù)檢測方法的目的是測定AP位點在細胞或組織中的本底表達水平和經(jīng)毒物暴露后的AP位點變化情況及損傷修復趨勢,并進一步研究其作為生物標志物用于損傷評價、BER修復過程檢測和化合物毒性評價等的可能性。

        早期,人們利用ELISA-like分析方法開展了致癌物暴露細胞后AP位點的含量測定[44,46]、細胞中AP位點的修復過程監(jiān)測[43]和老齡化過程中AP位點的變化程度[45]等研究,但由于該方法的特異性不強,導致上述研究可能存在較高的假陽性問題(見表1)。因此,近十五年來,陸續(xù)報道利用高靈敏和高特異的質(zhì)譜技術(shù)對AP位點進行定性定量分析,但大多均停留在方法構(gòu)建方面。近期Turesky課題組[50]構(gòu)建了能有效降低假陽性的定量分析AP位點的LC-MS/MS方法,基于該方法,Guo等[58]開展了動物暴露于煙草中特異性亞硝胺形成AP位點的研究,并評估了吸煙者和非吸煙者DNA中的AP位點,為理解煙草中亞硝胺誘發(fā)癌癥的可能機制提供了一個新的角度。

        4.2 癌癥治療

        數(shù)十年來,人們對DNA損傷反應(DNA damage response,DDR)的理解不斷加深,拓寬了腫瘤學的治療領域。DDR缺陷導致的細胞基因組不穩(wěn)定性誘發(fā)了癌癥的發(fā)生,但這些缺陷亦可被應用作為治療切入點,如選擇一些DDR途徑中成員的抑制劑進行癌癥靶向治療[92]。AP位點作為BER途徑中的修復中間體,是最常見的DNA損傷之一,基于AP位點的癌癥治療研究也逐步興起[93-94]。

        Chen等[57]利用LC-MS方法測定了氮芥(NM)處理小鼠后各組織中NM-DNA加合物和AP位點含量,并繪制了二者之間的動力學曲線,發(fā)現(xiàn)AP位點的修復過程與NM-DNA加合物的清除有密切關(guān)聯(lián),提示AP位點可作為用于新型化療方案設計和療效評估的生物標志物。近期,Mandi等[94]將AP位點作為抗癌藥物發(fā)現(xiàn)的靶標,發(fā)現(xiàn)熒光喹喔啉胺能增強特定雙功能烷基化藥物的反應,當含硝基的單喹喔啉DNA嵌入劑單獨或與熒光喹喔啉胺組合使用時可導致HCT-116細胞(Human colorectal carcinoma cell)凋亡,為后期靶向癌細胞中AP位點的治療應用提供了思路。Xue等[93]結(jié)合癌細胞中谷胱甘肽(GSH)的豐度,開發(fā)了具有靶向抗腫瘤活性和細胞光毒性的GSH響應性AP捕獲劑,為癌癥靶向化療提供了一種可能策略。

        5 展望

        AP位點損傷可由核苷酸自發(fā)水解產(chǎn)生,亦是DNA修復烷基化或氧化堿基過程中生成的中間體。若DNA中的AP位點未及時獲得修復,可能會導致DNA復制阻滯并影響轉(zhuǎn)錄過程,并進一步誘發(fā)細胞突變或細胞毒性。因此,通過體內(nèi)或體外實驗探討AP位點損傷數(shù)目與細胞或哺乳動物組織中DNA損傷程度的關(guān)聯(lián),以及驗證AP位點數(shù)目超過某一閾值可否作為判斷基因毒性的標志,對于AP位點損傷的定量分析研究顯得尤為重要[17-18]。由于AP位點結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,目前能準確定量分析AP位點的方法仍較少[29,50]。近年來,隨著利用LC-MS/MS技術(shù)定量分析AP位點損傷的研究逐漸增多[50],已初步開展了人群受基因毒性物質(zhì)如亞硝胺的暴露研究[58],相信LC-MS/MS技術(shù)將在定量分析AP位點中扮演重要角色。

        盡管AP損傷仍被認為是易于修復的致突變損傷,但AP位點的親電性使其在生物學效應中扮演的角色(如ICL或DPC)仍需獲得更多關(guān)注[2,28],相信與AP位點相關(guān)的毒性評價和癌癥治療相關(guān)應用研究亦會逐步興起。

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