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生物有氧呼吸代谢及外界环境因子会导致细胞内活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)水平的升高,细胞内活性氧的生成大于抗氧化酶系的清除速率的状态,被称为氧化应激(Oxidative Stress)。氧化应激引起机体大分子物质发生氧化,其中蛋白质,脂质及RNA的氧化产物会被降解进而被细胞重复利用,而DNA的损伤则必须修复才能保证基因组的保真性及完整性。由于鸟嘌呤(Guanine,G)的氧化还原电势最低,因此DNA最主要的氧化损伤产物是8-羟基鸟嘌呤(8-hydroxyguanine,8-oxoG)。8-羟基鸟嘌呤DNA糖基化酶(OGG1)是真核细胞内特异性修复DNA上8-oxoG的修复蛋白,通过起始碱基切除修复途径(OGG1-BER),识别并切除8-oxoG,随后招募其他蛋白来完成修复。DNA复制过程中8-oxoG既可与胞嘧啶(C)反式配对,也可与腺嘌呤(A)顺式配对,因而,两个细胞周期后,有可能引入GC配对到TA配对的突变。因而,基因组上8-oxoG的积累或OGG1修复能力的失常通常被认为是细胞衰老或癌变的主要诱因。尽管鸟嘌呤极易被氧化,8-oxoG又是潜在的致突变位点,脊椎动物基因的分布却倾向于GC含量较高的区域,而且超过72%的人类基因启动子拥有较高的GC含量。近年来,越来越多的证据表明,8-oxoG以及其特异的修复蛋白8-羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶1(OGG1)对基因转录具有表观遗传调控作用。我们实验室对OGG1转录功能的系列研究发现,细胞遭受ROS攻击时,氧化的OGG1与DNA的结合,使DNA发生弯曲,有利于转录因子NF-κB结合到基因的启动子区从而促进炎症因子CXCL1,TNFα转录,然而,OGG1促进基因转录是否依赖其酶切活性,OGG1在全基因组水平的募集情况、参与的生物学过程以及是否能以OGG1为靶点预防及治疗由氧化应激引起的疾病等科学问题依然有待进一步深入揭示。本研究:1)利用OGG1及其突变体质粒进行EMSA,qRT-PCR,RNA FISH,ChIP,Luciferase assay等实验证明了OGG1 K249Q突变体(只结合不切割DNA)可以结合并激活Cxcl2启动子从而促进转录的发生,而OGG1 C253A(结合及切割活性减弱)对Cxcl2启动子的活化及基因表达没有显著影响,说明氧化应激条件下,OGG1促进炎症基因表达不依赖于其酶切活性;2)通过ChIP-Sequencing,IGV和Gorilla软件分析并结合qRT-PCR,ChIP-qPCR和EMSA等技术,发现在全基因组水平上OGG1主要结合在基因的调控区域并参与炎症的调节(P=5.51E-07),氧化应激(P=1.04E-23),程序性细胞死亡的负调节(P=1.97E-11),细胞代谢过程的正向调节(P=4.15E-09)等多个重要的生物学过程;3)根据OGG1的活性位点设计小分子化合物TH5487,利用qRTPCR,ChIP,EMSA,小鼠滴鼻,姬姆萨染色及HE染色等实验,发现TH5487能够阻止OGG1结合到DNA上,从而减少了NF-κB结合到炎症因子启动子区(不影响NF-κB与DNA的结合),有效的抑制中性粒细胞向小鼠肺部的募集,从而减少肺部急性炎症的发生。而OGG1另一抑制剂O8(不影响OGG1-DNA的结合,只影响其切割活性)不影响炎症因子的表达。本文通过一系列基础研究,更加深入的揭示了OGG1作为表观遗传调控基因表达的分子机制;而我们以OGG1为靶点设计的小分子化合物可以治疗氧化应激引起的炎症反应,为治疗由OGG1引起的其他疾病提供美好的前景。