電離輻射誘導(dǎo)的興奮效應(yīng)及DNA雙鏈斷裂修復(fù)動態(tài)研究.pdf

1、脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid,DNA)是電離輻射對人體細(xì)胞作用的重要靶分子。在遭受電離輻射所致?lián)p傷中，DNA的雙鏈斷裂(DNA double strands break,DSB)是最為嚴(yán)重的損傷；未修復(fù)或修復(fù)錯誤的DSB會導(dǎo)致細(xì)胞死亡、基因變異、細(xì)胞癌變等嚴(yán)重后果。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為電離輻射導(dǎo)致癌變的產(chǎn)生是沒有劑量閾值限制的，并且致癌的風(fēng)險同電離輻射的劑量成線性關(guān)系，即所謂的線性無閾值假說（Linear No Th

2、reshold Hypothesis,LNTH)。但是該假說僅僅是建立在電離輻射對DNA大分子損傷無劑量閾值這一實驗事實上，而沒有考慮到細(xì)胞在進化過程中所形成的高效的DNA損傷修復(fù)機制。近年來，越來越多的研究結(jié)果對線性無閾值假說提出了質(zhì)疑。這些研究表明低劑量的電離輻射對DNA的損傷修復(fù)存在某種加速作用。對一些高本底地區(qū)人群的研究也反映出更低的癌癥發(fā)病率。這些現(xiàn)象被統(tǒng)稱為低劑量電離輻射的興奮效應(yīng)。論文工作從低劑量電離輻射對細(xì)胞的作用出發(fā)，

3、探討低劑量電離輻射所引起的興奮效應(yīng)是否存在于DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)過程，以及興奮效應(yīng)可能的作用機制，為能基于興奮效應(yīng)指導(dǎo)腫瘤放療計劃的制定做前期的探討。
　　研究DSB修復(fù)蛋白所形成聚點的動態(tài)是研究電離輻射所致DSB修復(fù)的主要方式。γ-H2AX蛋白與Ku80/70二聚體是電離輻射所致DSB修復(fù)過程中的重要蛋白。γ-H2AX被認(rèn)為是DSB的標(biāo)識物，而近期的研究表明Ku蛋白廣泛參與了DSB修復(fù)的前期過程。為了研究低劑量電離輻射對DSB

4、修復(fù)的影響，本文工作基于γ-H2AX蛋白與Ku二聚體在DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)中的動態(tài)來反映修復(fù)過程的推進。為了能方便地獲取γ-H2AX蛋白聚點的信息，我們基于計算機圖像處理相關(guān)算法開發(fā)了可識別γ-H2AX蛋白聚點的相關(guān)軟件，統(tǒng)一了蛋白聚點識別標(biāo)準(zhǔn)，可以有效避免人為因素引入的誤差。同時，為了能在活細(xì)胞成像實驗中觀測到Ku蛋白的解離過程，我們設(shè)計了結(jié)合共聚焦顯微鏡的激光微照射平臺，并開發(fā)了降低U2OS細(xì)胞的Ku蛋白背景實驗方案，證實了在該平

5、臺上激光照射可產(chǎn)生DSB。我們利用平臺進行活細(xì)胞在線實驗，實時觀測了DSB周圍Ku二聚體的動態(tài)。我們的研究結(jié)果證明：低劑量電離輻射能在樣品細(xì)胞中產(chǎn)生DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)的興奮效應(yīng)，具體表現(xiàn)為經(jīng)過低劑量電離輻射刺激的樣品能表現(xiàn)出更快的γ-H2AX形成速率、更快的Ku二聚體解離速率以及更短的DSB修復(fù)時間。在此基礎(chǔ)上，本文工作探討了低劑量電離輻射影響DSB修復(fù)的可能機制，指出低劑量的電離輻射可能是通過提高毛細(xì)血管擴張性運動失調(diào)變異蛋白（A