Ung-KO 基因敲除小鼠

Ung，也称为Uracil-DNA Glycosylase（尿嘧啶-DNA糖苷酶），是一种重要的DNA修复酶。Ung在DNA修复中发挥着关键作用，通过识别并去除DNA中的尿嘧啶（U）来修复U:G错配。Ung主要存在于核和线粒体中，分别由UNG2和UNG1两种形式组成。UNG基因位于12q24.1染色体上，通过不同的启动子和选择性剪接产生UNG2和UNG1两种蛋白质，它们具有独特的N端分选序列。UNG2与复制焦点中的PCNA和RPA共定位并相互作用，而UNG1则被线粒体加工肽酶（MPP）和其他未知的线粒体蛋白酶加工成较短的形态。UNG1和UNG2中共同的核酶催化结构域包含一个保守的DNA结合沟和紧密配合的尿嘧啶结合口袋，该口袋在尿嘧啶包含的核苷酸翻出时与尿嘧啶结合。某些酶活性位点中的单个氨基酸替换会导致DNA糖苷酶去除胸腺嘧啶或胞嘧啶。这些酶在E. coli染色体中诱导细胞毒性和致突变性的无嘌呤（AP）位点，并被用于检查AP位点的生物学后果。长期以来，人们认为UNG基因产物的主要作用是修复由胞嘧啶脱氨引起的致突变性U:G错配。然而，UNG2的主要作用是去除错误掺入的dUMP残基。因此，缺乏Ung活性的敲除小鼠（Ung-/-小鼠）的GC到AT转换突变率只有小幅增加，但Ung-/-细胞在去除错误掺入的dUMP方面存在缺陷，并且每个细胞积累了大约2000个尿嘧啶残基。因此，碱基切除修复（BER）在预防癌症和保持生殖细胞DNA完整性方面发挥着重要作用[1]。

在免疫系统中，Ung在免疫球蛋白基因多样性中发挥着重要作用。激活诱导的胞嘧啶脱氨酶（AID）通过将胞嘧啶脱氨成尿嘧啶来启动免疫球蛋白基因多样性，随后尿嘧啶由Ung去除，形成无嘌呤/无嘧啶（AP）位点，从而引发DNA双链断裂和突变。然而，在尿嘧啶去除后导致DNA切口的具体机制尚不清楚。一般来说，AP位点内切酶（如APE1和/或APE2）被认为通过切割AP位点产生切口。有研究表明，Ung可能在尿嘧啶去除后切割DNA骨架，产生一个3'-α,β-不饱和醛，称为尿嘧啶-DNA切口产物（UIP）和一个5'-磷酸。UIP的形成符合消除（E2）反应，其中C2'的去质子化通过C1'烯醇中间体的形成发生。UIP由hAPE1从3'-端去除。这表明，尿嘧啶BER的前两个步骤可以由hUNG完成，这可能解释了在APE1和APE2缺乏的细胞中，CSR活性仍然显著的原因[5]。

Ung在癌症发生发展中发挥着重要作用。基因敲除小鼠研究表明，缺乏Ung活性的小鼠在老年时表现出淋巴器官的病理变化、异常的淋巴增生以及B细胞淋巴瘤的发生率显著增加。这表明Ung在免疫系统中的特定作用，淋巴瘤的发生与生发中心B细胞中抗体基因的异常处理有关[2]。此外，Ung的基因多态性与BRCA2突变携带者卵巢癌风险的降低相关。研究表明，UNG基因中的SNP rs34259与UNG下调和端粒DNA损伤水平降低相关，并且与BRCA2突变携带者中端粒的氧化应激敏感性降低和尿嘧啶积累降低相关。这些发现有助于解释这种基因变异与BRCA2突变携带者癌症风险降低的关联，并突出了BER通路基因遗传变化作为BRCA1和BRCA2突变携带者癌症易感性的修饰因子的重要性[4]。

此外，Ung还与APOBEC3介导的突变有关。APOBEC3家族的胞嘧啶脱氨酶与癌症中的一些最普遍的突变特征有关。研究发现，Ung对于APOBEC3介导的颠换是必需的，而REV1的缺失则降低了总的突变负担。这些数据代表了内生APOBEC3脱氨酶在人类癌细胞中产生普遍突变特征的直接证据。研究结果确定了APOBEC3A是这些突变的主要驱动因素，表明APOBEC3B可以抑制APOBEC3A依赖的突变，同时贡献自己较小的突变负担，并解析了将APOBEC3活性转化为不同突变特征机制[3]。

综上所述，Ung是一种重要的DNA修复酶，在DNA修复、免疫系统功能和癌症发生发展中发挥着重要作用。Ung通过修复U:G错配来维持DNA的完整性，同时在免疫球蛋白基因多样性中发挥着关键作用。Ung的基因多态性与BRCA2突变携带者卵巢癌风险的降低相关，并且与APOBEC3介导的突变有关。Ung的研究有助于深入理解DNA修复和免疫系统功能的生物学机制，为癌症的治疗和预防提供新的思路和策略。