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|导读： 细胞如何修复断裂的DNA? H2AX在其中起到什么作用？
|背景介绍： DNA双链断裂的修复对基因组完整性的保护至关重要。染色体断裂是复制叉的崩塌、淋巴细胞免疫受体的重排、生殖细胞减数分裂重组过程中的偶然产物。RAG1/2核酸内切酶可使抗原受体编码片段(V，D，和 J 基因片段)发生双链断裂，引发淋巴细胞抗原受体多样性。V (d) j 末端的并列和连接需要在非同源末端连接( nonho- Michael Eckhaus,3 Thomas Ried,2 mologous end joining，NHEJ)中发挥功能的泛素化 DNA 修复蛋白(Ku80，Ku70，DNA-pkcs，XRCC4，Ligase4，和 artemis)。抗原合成对于促进淋巴细胞前体的发育和扩增是必须的。V(D)J 重组仅限制于 NHEJ 似乎优先活跃的 G0/G1 细胞周期。
HR&NHEJ共同修复DSBs 另一个特异的DNA修复途径，称为同源重组（ homologous recombination，HR)，是解决减数分裂重组和增殖细胞中DNA双链断裂的关键途径。
因此，NHEJ 或 HR 的丢失可能导致DNA双链断裂非能得到修复，导致淋巴细胞发育停滞。去除 p53依赖的凋亡功能可以消除阻断HR蛋白 Brca1 的胸腺细胞扩张，但是会使 T 细胞产生大量的染色体畸变，并增加细胞受体转化。相比之下，缺乏NHEJ 的小鼠进一步缺失p53并不能恢复淋巴细胞的发育，但是小鼠很快因为V(D)J 重组时IgH的异常修复死于前B细胞淋巴瘤。甚至NHEJ活性的中度下降也会导致染色体异常和增加4a/arf（-/-）小鼠单个DNA连接酶4等位基因缺失对小鼠肉瘤的敏感度。以上这些研究结果揭示了正常生理条件下的 DSBs 可以导致染色体转位和基因扩增，在凋亡途径受阻的情况下有可能诱发癌症的发生。因此，DSBs 的即时识别和合理的修复对于维持基因组的稳定性至关重要。为了修复DSBs，数以千计的存在于DNA断裂口的组蛋白 H2AX 在它们独特的C末端尾部丝氨酸残基(小鼠的S136和S139) 发生磷酸化。H2AX磷酸化(γ-H2AX)是由(phosphoryldylinositol 3-kinase，PI-3K)-like 蛋白激酶成员ATM、ATR 和 DNA-PK 介导的。
ATM、ATR 和 DNA-PK 磷酸化H2AX γ-H2AX可以聚集在淋巴细胞、生殖细胞的正常生理性DNA双链断裂中，可由复制压力和外部的DNA损伤介导。 许多已知的DNA损伤反应成分，包括Brca1、Nbs1/Mre11/Rad50、53BP1、MDC1和Rad51，形成与先前存在的 γ-H2AX聚集区共定位的聚集区。
ATM、ATR在DNA损伤修复中的作用
此外, H2AX是建立损伤引起的包含以上大部分蛋白的修复区所必需的。核DNA损伤修复区的形成缺陷与DSBs应答的损伤有关。
虽然H2AX似乎调节HR和NHEJ，但它都不是这DSB修复通路的重要组成部分。例如，减数分裂重组在H2AX（-/-）小鼠中没有受到严重影响。尽管H2AX（-/-）ES细胞，如HR因子RAD54缺失的细胞，对DNA交联和impaired in targeted integration更敏感。同样，酵母中唯一的C末端H2A丝氨酸残基被消除后只会导致NHEJ活性的轻度受损。然而，依赖于NHEJ的免疫球蛋白类转换重组在H2AX-/-小鼠中存在缺陷 。虽然H2AX（-/-）小鼠的淋巴细胞发育和V(D)J重组基本完整，但是淋巴细胞的绝对数量减少了2倍 。尽管H2AX对NHEJ或HR不是必需的，但H2AX缺乏会导致基因组不稳定。小鼠的H2AX位点映射到染色体11q23.3，而这一区域在人类淋巴和实体瘤中常常发生缺失突变。在本研究中，我们利用小鼠模型系统研究H2AX在肿瘤发生中的作用。
|核心内容： 组蛋白H2AX在与γ辐射、减数分裂重组、DNA复制和抗原受体重排相关的DNA双链断裂的染色质区域两侧位置发生磷酸化。
H2AX-/-p53-/-小鼠存活率低 我们的研究表明，在p53缺失(p53-/-)的情况下，单个H2AX等位基因的丢失会损害基因组的完整性，并增强癌症的易感性。
H2AX-/-p53-/-导致染色体异常 与杂合子相比，肿瘤在H2AX纯合子缺失（H2AX-/-）背景中出现得更早，并且H2AX-/-p53-/-淋巴瘤克隆性非互换易位和扩增的频率增加。其中包括将c-myc癌基因与抗原受体位点并列的复杂重排。
CGH分析 用野生型H2AX恢复H2AX零等位基因可恢复基因组稳定性和抗辐射能力，但通过用丙氨酸或谷氨酸残基取代H2AX中保守的丝氨酸磷酸化位点，这种效应被取消。我们的结果确定H2AX是基因组的守护者，它需要两个等位基因的蛋白质产物才能最佳地防止肿瘤的发生。------------------------------------------------------------------------
嫌太长不爱看的看这： 细胞双链DNA发生断裂后， H2AX被磷酸化，并招募Brca1、Nbs1/Mre11/Rad50、53BP1、MDC1和Rad51等蛋白分子通过非同源末端连接( nonho- Michael Eckhaus,3 Thomas Ried,2 mologous end joining，NHEJ)、同源重组（ homologous recombination，HR)两种方式修复断裂的双链DNA.
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