Exo5,也称为Exonuclease 5,属于一类双向、单链DNA特异性外切酶,主要参与DNA修复途径。Exo5在多种生物体中高度保守,具有多种生物学功能,包括DNA损伤修复、DNA复制和重组等。在人类细胞中,Exo5已被证明在DNA-DNA错配修复(MMR)中发挥关键作用。此外,Exo5还参与同源重组修复(HDR)和ATR依赖性复制重启等过程。
在人类肿瘤中,Exo5的基因突变和表达异常与多种癌症的发生和发展密切相关。例如,前列腺癌(PCa)是一种常见的男性恶性肿瘤,其发病机制复杂,遗传因素可能起着重要作用。研究表明,EXO5基因的L151P突变与PCa的发生和进展密切相关。L151P突变导致Exo5的核酶活性和核定位功能丧失,从而影响HDR过程,导致基因组不稳定性增加和肿瘤发生[1]。
此外,Exo5的表达异常还与卵巢癌、结直肠癌和睾丸癌等多种癌症的发生和发展相关。例如,在卵巢癌中,Exo5的表达水平与患者的生存率呈负相关,提示Exo5可能参与卵巢癌的发生和发展[2]。在结直肠癌中,Exo5的表达水平与肿瘤的恶性程度和患者的预后相关[4]。在睾丸癌中,EXO5基因的突变与家族性睾丸癌的发生相关,提示Exo5可能是一种新的睾丸癌易感基因[6]。
除了在肿瘤发生和发展中的作用外,Exo5还参与维持核和线粒体基因组稳定性。在酵母中,Exo5是维持线粒体基因组稳定性的关键酶,Exo5基因的缺失会导致线粒体基因组不稳定和细胞死亡[5]。在人类细胞中,Exo5通过参与同源重组修复和ATR依赖性复制重启等过程,维持核基因组稳定性[1,2]。
此外,Exo5还参与植物抗病毒免疫反应。在豆类中,Exo5基因的突变会导致对豆类卷顶病毒(CTV)的抗性降低,提示Exo5可能参与植物抗病毒免疫反应[3]。
综上所述,Exo5是一种重要的DNA修复酶,参与维持核和线粒体基因组稳定性,并参与多种生物学过程,包括DNA复制、重组和肿瘤发生等。Exo5的基因突变和表达异常与多种癌症的发生和发展密切相关,提示Exo5可能是一种新的癌症治疗靶点。
参考文献:
1. Ali, Shafat, Zhang, Yilan, Zhou, Mian, Weitzel, Jeffrey N, Shen, Binghui. 2019. Functional deficiency of DNA repair gene EXO5 results in androgen-induced genomic instability and prostate tumorigenesis. In Oncogene, 39, 1246-1259. doi:10.1038/s41388-019-1061-6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31616062/
2. Hambarde, Shashank, Tsai, Chi-Lin, Pandita, Raj K, Pandita, Tej K, Tainer, John A. 2021. EXO5-DNA structure and BLM interactions direct DNA resection critical for ATR-dependent replication restart. In Molecular cell, 81, 2989-3006.e9. doi:10.1016/j.molcel.2021.05.027. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34197737/
3. Soler-Garzón, Alvaro, Goldoff, Deidrah, Thornton, Alyson, Strausbaugh, Carl A, Miklas, Phillip N. 2023. A robust SNP-haplotype assay for Bct gene region conferring resistance to beet curly top virus in common bean (Phaseolus vulgaris L.). In Frontiers in plant science, 14, 1215950. doi:10.3389/fpls.2023.1215950. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37521933/
4. Chodary Khameneh, Sepideh, Razi, Sara, Shamdani, Sara, Uzan, Georges, Naserian, Sina. 2022. Weighted correlation network analysis revealed novel long non-coding RNAs for colorectal cancer. In Scientific reports, 12, 2990. doi:10.1038/s41598-022-06934-w. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35194111/
5. Burgers, Peter M, Stith, Carrie M, Yoder, Bonita L, Sparks, Justin L. 2010. Yeast exonuclease 5 is essential for mitochondrial genome maintenance. In Molecular and cellular biology, 30, 1457-66. doi:10.1128/MCB.01321-09. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20086101/
6. Paumard-Hernández, Beatriz, Calvete, Oriol, Inglada Pérez, Lucia, María Autran, Ana, Benítez, Javier. 2018. Whole exome sequencing identifies PLEC, EXO5 and DNAH7 as novel susceptibility genes in testicular cancer. In International journal of cancer, 143, 1954-1962. doi:10.1002/ijc.31604. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29761480/