DNA聚合酶μ(POLM)是一种重要的DNA修复酶,它参与非同源末端连接(NHEJ)途径,负责修复DNA双链断裂。POLM在维持基因组稳定性和细胞生存中发挥着关键作用。研究表明,POLM的变异与多种人类疾病的发生发展密切相关,包括癌症、免疫缺陷和神经退行性疾病。
在卵巢癌中,POLM的G312R突变被发现能够促进肿瘤的发生。G312R突变导致POLM的核糖核苷酸插入能力显著增强,进而引发基因组不稳定性。此外,POLMG312R突变还干扰了胶原蛋白α-1(XI)链(COL11A1)的表达,COL11A1是一种在肿瘤发生中发挥重要作用的基因。POLMG312R突变还激活了核因子κB(NF-κB)信号通路,改变了下游炎症细胞因子的分泌,并促进了肿瘤与巨噬细胞的相互作用。研究发现,POLM与COL11A1之间存在双向调节的相互作用,这种相互作用调节着NF-κB信号通路,导致卵巢癌细胞的高度恶性和对化疗的耐药性增加[1]。
在CRISPR/Cas9基因编辑中,DNA聚合酶在精确和可预测的染色体易位中发挥着重要作用。研究表明,PolQ(编码Polθ聚合酶)的敲低导致染色体易位处的大块切除增加,但小片段删除减少。此外,Polθ和Polλ(由PolL基因编码)在DNA片段编辑过程中对1bp和>1bp删除的影响是不同的。Polθ抑制1bp删除,但促进>1bp删除,而Polλ促进1bp删除,但抑制>1bp删除。最后,研究发现Polλ是填补错配Cas9切割末端5'悬突的主要DNA聚合酶[2]。
在免疫系统中,POLM也发挥着重要作用。研究发现,在缺乏Rag介导的抗原受体基因体细胞多样化物种中,PolL和PolM基因仍然存在。这表明POLM在免疫系统中具有独立于Rag介导的体细胞多样化的功能[3]。
在乳腺癌和结直肠癌患者中,研究发现POLM基因的胚系变异与疾病的发生发展密切相关。在24例乳腺癌和/或结直肠癌患者中,共检测到56个致病或可能致病的变异,其中18例患者在DNA损伤修复基因中存在SNV或CNV。这表明POLM基因的变异可能与乳腺癌和结直肠癌的易感性增加有关[4]。
在慢性心理压力下,POLM基因的表达水平也发生了显著变化。研究发现,在面临考试压力的医学生中,POLM基因的表达水平在考试前2天显著升高。这表明POLM基因可能与慢性心理压力的应对有关[5]。
在DNA损伤修复过程中,POLM基因的表达水平也发生了变化。研究发现,在幽门螺杆菌感染的患者中,与DNA损伤修复相关的基因,如ATM、CHEK2、TP53、DCLRE1C和XRCC4的表达水平显著上调。这表明幽门螺杆菌感染可能通过激活DNA损伤修复途径,促进胃癌的发生发展[6]。
在前列腺癌中,POLM基因的表达水平与疾病的预后密切相关。研究发现,POLM基因的表达水平与前列腺癌的生物化学复发密切相关。此外,POLM基因的表达水平还与同源重组缺陷(HRD)评分相关。这表明POLM基因可能成为预测前列腺癌预后的重要指标[7]。
在结直肠癌细胞中,POLM基因的表达水平在EGFR抑制剂治疗后也发生了变化。研究发现,在EGFR抑制剂治疗后,POLM基因的表达水平没有显著变化。这表明EGFR抑制剂治疗可能通过非特异性的应激反应机制影响结直肠癌细胞的适应性突变[8]。
综上所述,POLM基因在多种人类疾病的发生发展中发挥着重要作用。POLM基因的变异和表达水平的改变与癌症、免疫缺陷和神经退行性疾病的发生发展密切相关。此外,POLM基因还参与了DNA修复和免疫系统的调控。进一步研究POLM基因的功能和调控机制,有助于深入理解人类疾病的发病机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
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2. Mehryar, Mohammadreza M, Shi, Xin, Li, Jingwei, Wu, Qiang. 2023. DNA polymerases in precise and predictable CRISPR/Cas9-mediated chromosomal rearrangements. In BMC biology, 21, 288. doi:10.1186/s12915-023-01784-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38066536/
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4. Villacis, Rolando André Rios, Côrtes, Luiza, Basso, Tatiane Ramos, Achatz, Maria Isabel, Rogatto, Silvia Regina. 2024. Germline DNA Damage Repair Gene Alterations in Patients with Metachronous Breast and Colorectal Cancer. In International journal of molecular sciences, 25, . doi:10.3390/ijms251910275. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39408606/
5. Kawai, Tomoko, Morita, Kyoko, Masuda, Kiyoshi, Saito, Toshiro, Rokutan, Kazuhito. 2007. Gene expression signature in peripheral blood cells from medical students exposed to chronic psychological stress. In Biological psychology, 76, 147-55. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17766027/
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7. Rajaei, Amiratabak, Ghameshlou, Armin, Shirkoohi, Reza, Rashidi-Nezhad, Ali, Alebouyeh, Masoud. 2023. Activation of the DNA damage response pathway in the infected gastric tissue with Helicobacter pylori: a case-control study. In Journal of infection in developing countries, 17, 1125-1129. doi:10.3855/jidc.17655. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37699095/
8. Long, Gongwei, Ouyang, Wei, Zhang, Yucong, Hu, Zhiquan, Li, Heng. 2021. Identification of a DNA Repair Gene Signature and Establishment of a Prognostic Nomogram Predicting Biochemical-Recurrence-Free Survival of Prostate Cancer. In Frontiers in molecular biosciences, 8, 608369. doi:10.3389/fmolb.2021.608369. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33778002/