Molecular Mechanisms of Cellular Responses to Radiation and Reactive Oxygen Species

细胞对辐射和活性氧反应的分子机制

基本信息

  • 批准号:
    13480166
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Exposure of DNA to ionizing radiation and chemical oxidants leads to the formation of several thymine hydroperoxides. 5-Hydroperoxymethyluracil formed spontaneously decompose to produce 5-formyluracil (5-foU) and 5-hydroxymethyluracil (5-hmU). Recent studies revealed that 5-foU is potentially mutagenic in bacteria and mammalian cells. Despite its identification as a major radiation product, the biological effects of 5-hmU remain uncertain. Recently, we found that the E. coli Nth, Nei and MutM form Schiff base intermediates with duplex oligonucleotides containing 5-foU or 5-hmU and cleave the strand at the lesion site. Functional homologs of E. coli DNA glycosylases that act on oxidized bases have been identified in human cells. hOgg1, hMPG and hNTH1 show overlapping substrate specificities with E. coli MutM, AlkA and Nth, respectively. Furthermore, recent works revealed the presence of three human orthologs of E. coli Nei, hNEIL1, NEIL2 and NEIL3. Human hNEIL1 recognizes similar substrates as E. coli Nei, which excises formamidopyrimidines from DNA and oxidized pyrimidines such as thymine glycol from oligonucleotides. Our previous works revealed that human cells possess at least two kinds of DNA glycosylase activity that remove 5-foU from DNA and showed that hNTH1 had a DNA glycosylase/AP lyase activity for 5-foU. Human cells should possess another type of 5-foU DNA glycosylase in addition to hNTH1. In this report we show that hNEIL1 has a 5-foU- and 5-hmU-DNA glycosylase activity that excises these lesions from duplex oligonucleotides. The purified hNEIL1 cleaved the 5-foU- and 5-hmU-containing oligonucleotides viaβ- and δ-elimination reactions. The specific activities for 5-foU and 5-hmU were comparable with that for thymine glycol. In addition, the expression of hNEIL1 cDNA could reduce the frequency of spontaneous mutation and the sensitivity to hydrogen peroxide in E. coli nthnei mutant strain.
DNA 暴露于电离辐射和化学氧化剂会导致多种胸腺嘧啶氢过氧化物的形成,并自发分解产生 5-甲酰尿嘧啶 (5-foU) 和 5-羟甲基尿嘧啶 (5-hmU)。尽管 foU 被认为是一种主要的辐射产物,但它对细菌和哺乳动物细胞具有潜在的致突变性,但 5-hmU 的生物效应仍然存在。最近,我们发现大肠杆菌 Nth、Nei 和 MutM 与含有 5-foU 或 5-hmU 的双链寡核苷酸形成希夫碱中间体,并在病变位点切割大肠杆菌 DNA 糖基化酶的功能同源物。已在人类细胞中鉴定出 hOgg1、hMPG 和 hNTH1 与大肠杆菌 MutM 具有重叠的底物特异性。此外,最近的研究分别揭示了大肠杆菌 Nei 的三种人类直系同源物 hNEIL1、NEIL2 和 NEIL3 的存在,人类 hNEIL1 识别与大肠杆菌 Nei 类似的底物,后者从 DNA 和氧化嘧啶中切除甲酰胺嘧啶。我们之前的研究表明,人类细胞至少具有两种 DNA 糖基化酶活性:从 DNA 中去除 5-foU,并表明 hNTH1 具有 5-foU 的 DNA 糖基化酶/AP 裂解酶活性。在本报告中,我们表明 hNEIL1 具有 5-foU 之外的另一种类型的 5-foU DNA 糖基化酶。 -foU- 和 5-hmU-DNA 糖基化酶活性可从双链寡核苷酸中切除这些损伤,纯化的 hNEIL1 会裂解含有 5-foU 和 5-hmU 的寡核苷酸通过 β- 和 δ- 消除反应,其比活性与胸腺嘧啶二醇相当。此外,hNEIL1 cDNA 的表达可以降低频率。大肠杆菌 ntthnei 突变株的自发突变和对过氧化氢的敏感性。

项目成果

期刊论文数量(44)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Matsumoto, Y., Q.-M.Zhang, M.Takao, A.Yasui, S.Yonei: "Escherichia coli Nth and human hNTH1 DNA glycosylases are involved in removal of 8-oxoguanine from 8-oxoguanine/guanine mispairs in DNA"Nucleic Acids Research. 29(9). 1975-1981 (2001)
Matsumoto, Y.、Q.-M.Zhang、M.Takao、A.Yasui、S.Yonei:“大肠杆菌 Nth 和人 hNTH1 DNA 糖基化酶参与从 DNA 中的 8-氧代鸟嘌呤/鸟嘌呤错配中去除 8-氧代鸟嘌呤
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Zhang, Q. -M., M. Tokiwa, T. Doi, T. Nakahara, P. -W., Chang, N. Nakamura, M. Hori, J. Miyakoshi and S. Yonei: "Strong static magnetic field induces mutations through elevated production of reactive oxygen species in Escherichia coli soxR"Int. J. Radiat.
张,Q. -M.,M. Tokiwa,T. Doi,T. Nakahara,P. -W.,Chang,N. Nakamura,M. Hori,J. Miyakoshi 和 S. Yonei:“强静磁场感应
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
米井脩治, 張 秋梅: "低線量放射線の健康影響:低線量の影響と細胞応答"日本放射線技術学会誌. (印刷中). (2002)
Shuji Yonei,Qiumei Zhu:“低剂量辐射的健康影响:低剂量和细胞反应的影响”日本放射线技术学会杂志(2002 年出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Q.-M.Zhang, S.Yonei: "Characterization of 2-hydroxyadenine DNA glycosylase activity of Escherichia coli MutY protein"International Journal of Radiation Biology. 78. 585-592 (2002)
Q.-M.Zhang、S.Yonei:“大肠杆菌 MutY 蛋白 2-羟基腺嘌呤 DNA 糖基化酶活性的表征”国际放射生物学杂志。
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  • 作者:
  • 通讯作者:
Takao, M., Q.-M.Zhang, S.Yonei: "Mammalian Nei1 is a novel DNA glycosylase for backup repair of oxidative damage in Nth1-mice"Journal of Biological Chemistry. 277. 42205-42213 (2002)
Takao, M.、Q.-M.Zhang、S.Yonei:“哺乳动物 Nei1 是一种新型 DNA 糖基化酶,用于 Nth1 小鼠氧化损伤的备用修复”《生物化学杂志》。
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