抗肿瘤药物顺铂基因损伤位点的鉴定

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过去近四十年来,国内外许多科学家对顺铂的作用机理,以及细胞对顺铂的应答反应进行了深入研究,并取得了很多成果,对提升顺铂的药效、降低其临床使用过程中的毒副作用具有重要的指导意义。但是,到目前为止,基因组水平上铂类药物损伤位点的分布及其导致的基因产物(蛋白质)表达水平的变化少有文献报道。为了弥补这一空白,本论文基于HMGB1对顺铂1,2-交联损伤DNA的特异性识别功能,构建蛋白质/多肽亲和探针,分离富集基因组中顺铂损伤基因片段,应用高通量测序技术检测DNA损伤位点在基因组水平上的分布。本课题不仅有助于进一步理解铂基抗肿瘤药物的作用机制,发现新的抗肿瘤药物作用靶标,还能为其它类型抗肿瘤药物的分子药理学研究提供新方法和新技术。  论文主要包括以下工作:  1.在原核细胞中表达N末端修饰6个组氨酸残基(his-tag)的HMGB1蛋白的A结构域(HMGB1a),通过纯化蛋白的his-tag的咪唑环与金属离子的配位作用,将HMGB1a与磁珠偶联,构建顺铂药物损伤DNA亲和探针。实验表明,与Co2+相比,Ni2+与咪唑环结合更稳定,因而最后选择镍磁珠构建探针。1毫升的镍磁珠可以负载0.66-0.89毫克的HMGB1a。  2.探索DNA破碎条件,分别采用酶切和超声的方法破碎DNA,酶切方法存在酶切效率低,DNA片段过碎等问题,因此不能用于后续实验。超声破碎的破碎位点具有随机性,但实验结果表明,在相同超声条件下得到的DNA片段长度比较稳定。优化超声功率和超声时间等条件,破碎纯化的小牛胸腺DNA(ctDNA),获得适合进行高通量测序的DNA和顺铂交联DNA片段。  3.将构建的HMGB1a亲和探针与DNA片段孵育,分离富集1,2-顺铂链内交联DNA。经过洗脱、纯化等过程,得到药物损伤DNA片段。  4.对捕获到的顺铂交联DNA片段进行测序,通过基因库检索,鉴定基因组水平上顺铂药物损伤位点的分布。用Uniprot搜索引擎网站查询鉴定到的基因片段对应的蛋白质,了解这些蛋白质的分子功能、参与的生物学过程及其在疾病发生、发展过程中的作用,结果表明,顺铂损伤基因不仅与其抗肿瘤活性密切相关,而且能部分解释顺铂产生神经毒性和导致耳聋等毒副作用的原因,对进一步理解顺铂抗癌作用机理及毒副作用机制具有重要意义。  后续工作中,我们将利用顺铂直接与人源肿瘤细胞孵育,然后从人源肿瘤细胞中提取DNA,超声破碎后,应用本工作构建的亲和探针从DNA混合物中捕获顺铂损伤DNA,鉴定在人类基因组水平上顺铂损伤基因位点的分布。  综上所述,本工作制备了一种能特异性结合顺铂损伤DNA的磁珠-HMGB1a亲和探针,并建立了利用该探针从药物损伤DNA片段混合物快速捕获、分离顺铂损伤DNA的方法。构建的亲和探针对顺铂损伤DNA的选择性高,结合稳定,结合速度快,仅需很短时间即可实现DNA片段混合物中顺铂损伤DNA的高特异性捕获。
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