基因Ung,也称为尿嘧啶-DNA糖苷酶,是一种在DNA损伤修复和免疫系统中发挥重要作用的酶。Ung基因位于人类12号染色体上,编码两种形式的Ung蛋白:核型Ung2和线粒体型Ung1。这两种蛋白通过不同的启动子和选择性剪接产生,具有独特的N端排序序列。Ung2在复制焦点中与PCNA和RPA共定位,并与其N端序列相互作用。Ung1则在线粒体中通过线粒体处理蛋白酶(MPP)和未知的线粒体蛋白酶加工成更短的形态。Ung1和Ung2的共有核心催化域包含一个保守的DNA结合沟和一个紧密配合的尿嘧啶结合口袋,该口袋仅在尿嘧啶包含的核苷酸翻出时才能结合尿嘧啶。在酶的活性位点中,某些单个氨基酸的替代会产生DNA糖苷酶,这些糖苷酶可以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无碱基位点(AP位点),并用于检查AP位点的生物学后果。长期以来,人们认为Ung基因产物的关键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的一个重要作用是去除错误掺入的dUMP残基。因此,Ung活性缺陷(Ung-/-)小鼠的GC-->AT转换突变仅略有增加,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约2000个尿嘧啶残基。我们提出,碱基切除修复(BER)在预防癌症和保护进化过程中生殖细胞DNA的完整性方面都很重要[2]。
Ung在免疫系统中的作用尤为重要。例如,在免疫球蛋白基因超突变中,Ung发挥着关键作用。在激活的B细胞中,Ung参与免疫球蛋白基因多样化和亲和力成熟的过程。Ung通过切除激活诱导的胞嘧啶脱氨酶(AID)产生的U:G损伤,为DNA双链断裂和突变提供底物,从而促进类别转换重组(CSR)和体细胞超突变[1]。Ung的缺失会导致U:G损伤积累,从而影响免疫系统的功能。例如,基因敲除小鼠缺乏Ung尿嘧啶-DNA糖苷酶会发展成B细胞淋巴瘤[3]。这些研究结果表明,Ung在免疫系统中的作用对于维持正常的免疫功能至关重要。
Ung的突变也与某些疾病的风险相关。例如,Ung基因中的单核苷酸多态性(SNP)可能会影响卵巢癌的风险。一项研究发现,Ung基因中的常见SNP rs34259与BRCA2突变携带者卵巢癌风险降低相关[5]。这项研究表明,Ung的遗传变异可能影响癌症的易感性。
此外,Ung在DNA损伤修复中也发挥着重要作用。在碱基切除修复(BER)途径中,Ung负责识别并切除DNA中的尿嘧啶,以修复U:G错配和错误掺入的dUMP。Ung的缺失会导致DNA损伤积累,增加突变的风险。例如,Ung和Polh双重缺陷小鼠的Ig基因超突变分析表明,Ung和A:T突变通路靶向不同的U:G损伤[4]。这些研究结果表明,Ung在DNA损伤修复中发挥着重要作用,对于维持基因组稳定性和预防癌症至关重要。
综上所述,Ung是一种在DNA损伤修复和免疫系统中发挥重要作用的酶。Ung在免疫球蛋白基因超突变、类别转换重组和体细胞超突变中发挥着关键作用,对于维持正常的免疫功能至关重要。Ung的突变与某些疾病的风险相关,例如卵巢癌。Ung在DNA损伤修复中也发挥着重要作用,对于维持基因组稳定性和预防癌症至关重要。深入研究Ung的功能和机制,有助于我们更好地理解DNA损伤修复和免疫系统,并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Di Noia, Javier M, Neuberger, Michael S. . Molecular mechanisms of antibody somatic hypermutation. In Annual review of biochemistry, 76, 1-22. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17328676/
2. Krokan, H E, Otterlei, M, Nilsen, H, Aas, P A, Slupphaug, G. . Properties and functions of human uracil-DNA glycosylase from the UNG gene. In Progress in nucleic acid research and molecular biology, 68, 365-86. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11554311/
3. Nilsen, Hilde, Stamp, Gordon, Andersen, Sonja, Lindahl, Tomas, Barnes, Deborah E. . Gene-targeted mice lacking the Ung uracil-DNA glycosylase develop B-cell lymphomas. In Oncogene, 22, 5381-6. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12934097/
4. Li, Shuyin, Zhao, Yaofeng, Wang, Ji-Yang. 2012. Analysis of Ig gene hypermutation in Ung(-/-)Polh(-/-) mice suggests that UNG and A:T mutagenesis pathway target different U:G lesions. In Molecular immunology, 53, 214-7. doi:10.1016/j.molimm.2012.08.009. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22960197/
5. Baquero, Juan Miguel, Benítez-Buelga, Carlos, Fernández, Victoria, Benítez, Javier, Osorio, Ana. 2019. A common SNP in the UNG gene decreases ovarian cancer risk in BRCA2 mutation carriers. In Molecular oncology, 13, 1110-1120. doi:10.1002/1878-0261.12470. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30747491/