烷化剂对野生型和缺陷型Ames试验菌株DNA修复的剂量效应的定量评估.doc

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1、烷化剂对野生型和缺陷型Ames试验菌株DNA修复的剂量效应的定量评估内容细胞暴露在DNA破坏因子前，可能会通过碱基直接错配或间接通过错误的DNA修复过程，导致基因突变和染色体断裂，引发潜在性的恶变。烷化剂可通过共价修饰DNA造成各种不同类型的预诱变损害，例如O6-MeG和O4-MeT分别和胸腺嘧啶和鸟嘌呤的错配结果。在近几年，进行了一系列烷化剂诱变作用的定性和定量的研究。尤其是一些化合物，像乙基甲磺酸盐、甲基甲磺酸盐和乙基亚硝基脲，不管是在体外还是在体内，其诱变实验结果显示诱变量并未超过自然突变下达到的剂量水平。

2、这使人们尝试去用定量的方法取代定性的“是或不是”来定义剂量效应关系。其他基因毒性的耐药性研究结果显示，所观察到的临界值是DNA修复酶的活性（例如碱基切除修复酶、烷基转移酶）和抗氧化应激的保护机制的主要促成因素。烷基转移酶可以高保真修复预诱变加成物并在监测基因组完整性中起到决定性作用。在鼠伤寒沙门氏杆菌中存在两种烷基转移酶机制，一种是组成型表达O6-烷基鸟嘌呤-DNA烷基转移酶(O6-鸟嘌呤转移酶，Ogt);另一种是可诱导的O6-烷基鸟嘌呤转移酶I（Ada,即适应性响应）。在鼠伤寒沙门氏杆菌中，Ogt机制在大多数D

3、NA修复烷基化病变的活动中起主要作用。然而，研究结果表示，烷化剂对Ada蛋白的表达有微弱的诱导作用。Yamada发现，Ames测试菌株缺少甲基转移酶，变成对诱变烷化剂高度敏感的菌株。近几年来，Gocke计算出鼠伤寒沙门氏杆菌，在EMS处理下，烷基转移酶对DNA病变处的修复速率。计算出的修复率值约为100%的剂量水平低于所观察到的阈值。这表明无误差的DNA修复是烷化剂阈值诱导作用的主要机制。为定量确定烷基转移酶对烷化剂的致突变性，在一系列的Ames试验中，我们研究了紧密间隔的剂量水平的乙基甲磺酸盐（EMS），甲基磺

4、酸甲酯（MMS），乙基亚硝基脲（ENU），甲基亚硝基脲（MNU），替莫唑胺（TMZ）。众所周知，这些化合物可诱导不同形式的DNA加合物。现已证明，在哺乳动物细胞中，用EMS、MMS诱导O6-鸟嘌呤（O6-G）烷基化加合物时，浓度比较低只有2%至3%的EMS和0.3%MMS。然而，更高浓度的O6-G加合物可以被MNU（5%–11%）和ENU（9%–17%）诱导。在细菌中，除非是在9%至12%O6-G被ENU处理后检测，否则被MMS诱导的O6-G加合物是检测不到的。不同于EMS，MMS，ENU和MNU直接使DNA烷基

5、化，TMZ则是通过自发水解形成高活性的阳离子甲基重盐，这导致DNA在不同的位置甲基化，包括诱变损伤处的O6-MEG。DNA修复使用的野生型和缺陷型Ames试验菌株，包括TA1535（Ogt+/Ada+），YG7100（Ogt+/Ada-），YG7104（Ogt-/Ada+）和YG7108（Ogt-/Ada-）。值得注意的是，TA1535核苷酸切除修复（NER）是不充分的，因此来源于TA1535包括YG7100，YG7104和YG7108菌株NER也是不充分的。利用统计软件包在自由软件环境下的“R”下确定一个出发点

6、（POD）对结果进行了分析：由沃纳和罗马卢茨创建的曲棍球棒模型，，这将被指定在以下由WoutSlob改进的“Lutz-Lutz”和被称为PROAST的基准剂量模型中。结论Ogt-缺陷株对烷化剂更敏感为了检验两种烷基转移酶Ogt和Ada的诱导突变在剂量反应关系上的影响，分析了五种烷化剂，包括两种磺酸盐（EMS，MMS），两种亚硝基化合物（ENU，MMU）和替莫唑胺，烷基转移酶野生型（TA1535，Ogt+/Ada+）和烷基转移酶缺陷型（YG7104，Ogt-/Ada+；YG7100，Ogt+/Ada-；YG7108

7、，Ogt-/Ada+）沙门氏测试菌株。一系列的22个紧密间隔的浓度能确保剂量–响应曲线非常精确，特别是在低剂量区。由于应变敏感性差异，TA1535，YG7100最高浓度高达5000μg/板，而YG7104和YG7108则是低10倍的浓度。组氨酸回复突变每板的平均值在图表上1A-1E之间。为了呈现的整个剂量范围，数据都出现在双对数表（对数）中。总的来说，现已观察到Ogt缺陷型菌株比野生型菌株更敏感，而Ada的影响似乎要小的多。EMS和ENU剂量效应曲线几乎是相同的，而且与Ada的状态没有关联。相反，MMS和TMZ，

8、其剂量效应曲线类似，缺乏Ogt和Ada的细菌比那些只含Ogt的试验菌株要敏感十倍。在MNU诱变实验中观察到了类似的结果。在TA1535菌株中，只有在EMS和MMS分别为2000μg/板和400μg/板的浓度时，诱导突变体的频率≧100回复突变体/板，而用浓度为100μg/板的MNU和ENU处理时，会诱导出大量的回复突变体。有趣的是，如图2a和2b所示，在菌YG7108（O