非同源末端連接修復相關(guān)因子對DNA損傷修復調(diào)控及腫瘤治療作用的研究進展

李蔚蔚，孔金昕，漆永梅，黃德軍

（蘭州大學生命科學學院，甘肅蘭州730000）

非同源末端連接修復相關(guān)因子對DNA損傷修復調(diào)控及腫瘤治療作用的研究進展

李蔚蔚，孔金昕，漆永梅，黃德軍

（蘭州大學生命科學學院，甘肅蘭州730000）

細胞在內(nèi)源性或外源性因子的脅迫作用下會產(chǎn)生各種損傷，包括遺傳物質(zhì)DNA的雙鏈斷裂（DSB）。非同源末端連接（NHEJ）是哺乳動物細胞中DSB損傷修復的一種主要機制。NHEJ過程中一些主要因子如DNA依賴性蛋白激酶、DNA交聯(lián)修復蛋白1C、X射線修復交叉互補蛋白4/DNA連接酶Ⅳ和X射線修復交叉互補蛋白4類似因子對DNA損傷修復（DDR）具有重要的調(diào)控作用，其中任何一種因子的改變都會影響DDR的效率。此外，NHEJ相關(guān)因子與腫瘤發(fā)生息息相關(guān)。本文針對NHEJ相關(guān)因子調(diào)控DSB修復方面的研究作一簡要綜述，并對NHEJ修復相關(guān)因子在腫瘤治療中的研究進行總結(jié)。

DNA依賴性蛋白激酶；DNA雙鏈斷裂；DNA斷端接合修復；DNA損傷修復

DNA是生物細胞儲存遺傳信息的重要物質(zhì)，它的完整性和穩(wěn)定性對于細胞的存活具有重要意義。很多因素包括外源性的離子輻射、紫外線、化學物質(zhì)和內(nèi)源性的DNA復制及重組過程中的失誤，都能對DNA造成損傷［1-2］。其中，DNA雙鏈斷裂（DNA double-strand breaks,DSB）是最嚴重的一種損傷類型，能直接導致細胞的癌變或凋亡［1］。針對這些損傷，細胞也進化出一系列完整而精確的修復機制，以防止癌癥的發(fā)生或細胞死亡［2-3］。

哺乳動物細胞應對DSB損傷修復的機制主要包括兩方面：同源重組（homologous recombination，HR）和非同源末端連接（nonhomologous end-joining，NHEJ）［3］。NHEJ在細胞的各個周期都能被激活（HR主要在DNA復制的S期/G2期被激活）并維持基因組的穩(wěn)定性，因而它被認為是哺乳動物細胞中DSB修復的主要機制［4］。NHEJ修復機制主要包括DNA依賴性蛋白激酶（DNA-dependent protein kinase，DNA-PK）、DNA交聯(lián)修復蛋白1C（DNA cross-link repair IC，artemis）、X射線修復交叉互補蛋白4（X-ray repair cross-complementing 4，XRCC4）、DNA連接酶Ⅳ（DNA ligaseⅣ，LigⅣ）和XRCC4類似因子（XRCC4-like factor，XLF）等因子構(gòu)成的通路［5-6］。修復的基本過程包括三個步驟：首先，DNA-PK調(diào)節(jié)亞基Ku識別并結(jié)合到DNA斷裂末端，將DNA-PK催化亞基(DNA-dependent protein kinase catalytic subunit，DNAPKcs)招募過來形成具有全酶活性的DNA-PK；然后，artemis被募集并與DNA-PKcs形成復合體，DNA-PK通過自身磷酸化及磷酸化artemis，使得artemis/DNA-PKcs復合體具有了核酸外切酶活性，與其他相關(guān)因子協(xié)調(diào)對DNA斷裂末端進行修飾和加工；最后，XRCC4/LigⅣ及XLF復合體對DNA末端進行處理和連接，完成整個修復通路［5-7］。

在NHEJ修復通路中，DNA-PK是關(guān)鍵的調(diào)控因子，盡管國內(nèi)已有學者對DNA-PK在DSB修復中的主要作用進行了介紹。但近10年來，對DNA-PK及其他NHEJ相關(guān)因子的研究又有很多新的認識和發(fā)現(xiàn)，本文特作一綜述。

1 NHEJ相關(guān)因子對DNA損傷修復的調(diào)控

1.1 DNA-PK調(diào)控NHEJ介導的DNA損傷修復

DNA-PK是磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinases,PI3K）家族的一員，由1個催化亞基DNA-PKcs、2個調(diào)節(jié)亞基Ku70和Ku80（也稱Ku86）組成，在接觸斷裂DNA后可以聚合成三聚體，發(fā)揮激酶活性對DSB進行修復［5］。

1.1.1 Ku70/80調(diào)控NHEJ介導的DNA損傷修復

以往的研究表明，在NHEJ修復過程中，Ku70/ 80作為DNA-PK的調(diào)節(jié)亞基，其功能主要是作為DSB的識別因子。最新研究表明，Ku70羧基端包含的一個SAP部位（Ku70-SAP）能與DNA雙鏈相連，而Ku80氨基端的環(huán)形結(jié)構(gòu)也可與DNA綁定進而被募集到DNA損傷位點［8-9］。Ku80羧基端的曲臂部（Ku-CTD）與DNA-PKcs連接，可將后者募集過來，最終形成完整的DNA-PK三聚體并激活全酶的激酶活性［8,10］。而Ku功能缺陷時，Ku70與DNA的連接、Ku80與DNA-PKcs的連接都會受到抑制（圖1）［11-13］。在功能方面，Ku不僅識別DSB，還可識別和調(diào)控NHEJ相關(guān)因子，促進NHEJ的修復效率。例如，①Ku70/80促進XLF與DNA的連接［14］。Ku70募集XLF到損傷位點，形成更穩(wěn)定的Ku70/80-XLF-DNA復合物，有利于DSB的損傷修復；而Ku70/80的不完整可能會干擾XLF的穩(wěn)定性，影響修復進程［15］。②Ku70/80可與LigⅣ的BRCT部位連接，促進LigⅣ的酶活性并增強末端連接的效率［16］。③Ku70還具有5′-dRP/AP裂解酶的作用，能切除斷裂端損傷的核苷酸，Ku70缺失會導致AP位點的減少，并使得NHEJ的連接效率降低［17］。④PAXX（XRCC4與XLF的間接同源物，又稱C9orf142）也可與Ku結(jié)合促進NHEJ介導的修復［18］。

1.1.2 DNA-PKcs調(diào)控NHEJ介導的DNA損傷修復

早期研究顯示，DNA-PKcs作為DNA-PK的催化亞基，主要通過磷酸化及自磷酸化調(diào)控著NHEJ通路中的多種因子。一方面，DNA-PKcs與DNA結(jié)合后改變自身構(gòu)象，經(jīng)磷酸化修飾后，激活DNA-PK全酶活性［19］。但是，早期針對DNA-PKcs構(gòu)象方面的研究并不深入。隨著先進技術(shù)的應用和方法的成熟，近些年針對DNA-PKcs結(jié)構(gòu)及磷酸化方面的研究也有了新的拓展。這些區(qū)域無定向特性并遠離激酶功能域，屬于DNA的結(jié)合域。

圖1 非同源末端連接NHEJ相關(guān)因子對DNA損傷修復過程的調(diào)控。當起始因子Ku70/80（黃色橢圓）缺失或被抑制（a），影響后期因子的募集，會導致NHEJ無法完成而激活同源重組通路；DNA依賴性蛋白激酶催化亞基（DNA-PKcs）（藍色橢圓）的缺失或抑制（b），嚴重影響NHEJ修復進程，導致NHEJ修復通路被抑制而激活同源重組通路；X射線交叉互補蛋白4（XRCC4）/DNA連接酶Ⅳ（LigⅣ）作為損傷修復最后連接的核心因子，兩者的缺失直接會造成NHEJ被抑制（c）；artemis、XRCC類似因子（XLF）的缺失不會完全抑制NHEJ（d），但是會降低它的修復效率。然而當各個因子募集正常時（A、B、C、D），NHEJ完成損傷修復。

具有享廷頓蛋白延長因子3（Huntinotin,elong ation factor3 cEF3）、蛋白質(zhì)磷酸酶2A和酵母激酶TOR1（HAET）重復結(jié)構(gòu)，該構(gòu)象包含蛋白激酶的活性域，以及磷酸化其他蛋白及DNA-PKcs自磷酸化的部位；而較小的HAET重復結(jié)構(gòu)域則屬于DNA的綁定部位［8,10］。當DNA或Ku缺失時，DNA-PKcs通過氨基端構(gòu)象改變激活其激酶活性，這顯然不同于早期研究［20］。

DNA-PKcs磷酸化的研究發(fā)現(xiàn)，DNA-PKcs磷酸化的位點可以因不同外源因子誘導而各不相同：離子輻射主要引起T2609及S2056的磷酸化［21］；外來化合物如硒（Se）主要誘導S2056與T2647位點的磷酸化［22］。T2609及S2056位點的磷酸化可調(diào)控修復通路的選擇：當T2609的磷酸化受阻時，NHEJ受到抑制，促使DNA損傷修復偏向HR通路，在此通路選擇中，DNA-PK酶活性的降低對NHEJ的抑制起關(guān)鍵作用（圖2）［23］。DNA-PKcs可磷酸化artemis并使后者獲得核酸內(nèi)切酶活性，它還可磷酸化末端連接因子Ku、XLF及XRCC4等，增強DSB損傷修復的連接效率［23-24］。

近年來，針對DNA-PKcs自磷酸化位點方面的研究，除了比較公認的ABCDE（ABCDE cluster T2609、S2612、T2620、S2624、T2638和T2647）和PQR位點（PQR cluster S2023,S2029、S2041、S2051、S2053、S2056）之外，還有N（N terminal cluster S56，S76）、JK（JK cluster T946，S1004），LZ（leucine zipper cluster S1470，S1546）和S3205等位點［21,23］。研究結(jié)果顯示，這些自磷酸化位點與DNA損傷后通路的選擇緊密相關(guān)［23］。例如，N位點自身磷酸化抑制HR通路，并以依賴激酶活性的方式選擇NHEJ通路；而JK位點的自磷酸化能顯著抑制NHEJ但促進HR參與的DNA損傷修復，且此時激酶活性不參與通路的選擇；S3205位點的自磷酸化只與HR通路相關(guān)，不參與NHEJ通路的調(diào)控（圖2）［19,22-23］。DNA-PKcs自磷酸化可調(diào)控其他NHEJ因子，如促進artemis內(nèi)切酶活性等［23］。

此外，DNA-PKcs通過調(diào)控毛細血管擴張性共濟失調(diào)癥突變蛋白（ataxia telangiectasia mutated,ATM）及濟失調(diào)性毛細血管擴張和Rad3相關(guān)蛋白（ataxia-telangiectasia and Rad3-related,ATR）的磷酸化參與HR通路的調(diào)節(jié)，而且DNA-PK激酶活性的降低導致大量異常的DNA-PKcs的自磷酸化，影響H2AX的磷酸化（gH2AX的形成），甚至降低HR的修復效率［9］。

圖2 DNA-PKcs磷酸化及自磷酸化調(diào)控修復通路的選擇。DNA-PKcs的磷酸化（紅色實線方框）及自磷酸化（紅色虛線方框）是非同源末端連接與同源重組通路選擇的開關(guān)：ABCDE cluster自磷酸化可以促進非同源末端連接；PQR cluster的自磷酸化限制非同源末端連接的進展，促進同源重組；JK自磷酸化抑制非同源末端連接促進同源重組修復通路；T2609及S2056的磷酸化受到抑制時，非同源末端連接修復通路被抑制而啟動同源重組。

1.2 artemis調(diào)節(jié)NHEJ介導的DNA損傷修復

artemis于2001年被報道［25］，盡管與其他NHEJ因子相比發(fā)現(xiàn)較晚，但近10年來，針對artemis的研究，無論在結(jié)構(gòu)還是功能方面，都比較深入。從結(jié)構(gòu)上來說，artemis是金屬β-內(nèi)酰胺酶蛋白家族的一員，該家族成員均有一個保守的由金屬β-內(nèi)酰胺酶折疊和β-CASP結(jié)構(gòu)域組成的SNM1結(jié)構(gòu)域，其中金屬β-內(nèi)酰胺酶具有核酸外切酶的活性，而β-CASP結(jié)構(gòu)域的凹槽可與DNA結(jié)合以便更好的進行損傷修復［25-26］。緊鄰β-CASP區(qū)域，在artemis的羧基端還有一個特殊的Art-Cter部位，artemis通過該結(jié)構(gòu)可與DNA-PKcs連接，形成的復合物被DNA-PKcs磷酸化后具有核酸內(nèi)切酶活性（因為artemis的羧基端區(qū)域?qū)ζ浜怂醿?nèi)切酶酶活性具有抑制作用，而當羧基端被磷酸化后發(fā)生構(gòu)象改變后，可以解除這種抑制作用），對DNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)和5′或3′突出端進行切割，這有助于后期高效的DNA損傷修復［10,26-29］。此外，artemis也可通過Art-Cter部位與LigⅣ連接，調(diào)控DNA損傷修復通路（NHEJ或HR）的選擇［10］。就功能而言，artemis主要是調(diào)控NHEJ的修復效率。artemis與LigⅣ及XRCC4形成不依賴于DNA或DNA-PKcs的復合物，進一步加強XRCC4/LigⅣ的活性，促進高效的NHEJ修復［4，28］。當artemis缺失時，盡管XRCC4/LigⅣ依舊可以發(fā)揮作用，但NHEJ修復被減弱，而機體為了維護自身穩(wěn)態(tài)，會激活高效的HR通路以完成DNA損傷修復［4，26］。值得注意的是，artemis除了在NHEJ中發(fā)揮作用外，還參與其他因子介導的修復，如artemis作為ATM的底物因子，可以被ATM磷酸化，放大信號作用，在G2/M期與ATM共調(diào)節(jié)ATM介導的DNA損傷修復［28］。

1.3 XRCC4/LigIV和XLF相互作用調(diào)節(jié)NHEJ介導的DNA損傷修復

XRCC4與LigⅣ是NHEJ修復過程中連接斷裂DNA的重要因子。早期研究顯示，XRCC4與LigⅣ形成XRCC4/LigⅣ復合體后，在DNA-PKcs的協(xié)同作用下，連接DNA的兩斷裂端，完成NHEJ中雙鏈的連接過程［4，30］。近期的研究進一步從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面解釋了它們的作用，并拓展了相關(guān)的功能。LigⅣ有2個BRCT部位（氨基端BRCT1/羧基端BRCT2），其中BRCT1與Ku具有較高的親和力，有利于LigⅣ被Ku募集［10］；而BRCT2部位可與XRCC4的卷曲螺旋部位緊密連接。因此，LigⅣ與XRCC4之間的相互依賴性較強，當XRCC4（或LigⅣ）被敲低，表達量減少時，LigⅣ（或XRCC4）也會受到抑制，使整個NHEJ修復通路受到影響（圖1）［31］。LigⅣ可作用于XRCC4與XLF，LigⅣ缺失或減少會影響后者對斷裂DNA鏈的識別，從而延緩修復效率［10,32］。除了BRCT1和BRCT2兩個連接部位，LigⅣ還具有一個腺苷酰化催化位點，其腺苷?；饔每梢员籜LF加強，從而促進末端連接的效率，有利于高效的DNA損傷修復［32-33］。LigⅣ作為連接因子還可調(diào)控NHEJ與HR通路的選擇：當LigⅣ功能正常時，其通過DNA綁定部位與DNA連接，有助于NHEJ的啟動和末端連接的進行［8,16］；當LigⅣ完全缺失時，因末端連接無法完成，NHEJ受到抑制而啟動HR通路。與LigⅣ相似，XRCC4也具有調(diào)節(jié)通路選擇的作用，XRCC4缺陷的細胞經(jīng)輻射后，因NHEJ無法正常進行而啟動HR修復［31］。

XLF作為XRCC4類似因子，也是NHEJ修復通路中發(fā)現(xiàn)較晚的因子之一，于2006年在病變患者中發(fā)現(xiàn)并被命名為XLF［33］。在NHEJ修復中，XLF的羧基端是它與DNA連接的主要部位［10］。XLF作為支架蛋白可以與XRCC4形成緊密的螺旋復合物，通過增強XRCC4/LigⅣ的活性，提升末端連接的效率［34］。XLF與XRCC4/LigⅣ相互作用可調(diào)控DDR的進程：XLF表達下調(diào)可引起顯著的輻射敏感性，使細胞活力下降（這與XRCC4下調(diào)時造成的影響相似），同時也會導致DDR過程中的連接效率降低，所以XLF的正常表達是高效DDR所必需的［32-33］。

由此可見，在整個NHEJ修復過程中，XLF，XRCC4和LigⅣ保持正常功能，對DNA損傷修復過程是必不可少的，如果后階段的末端連接過程受到影響，也會顯著降低修復效率。

2 NHEJ相關(guān)因子與腫瘤

綜上所述，在NHEJ介導的DSB損傷修復通路中，各個因子之間的協(xié)調(diào)作用對細胞存活是必不可少的。若損傷修復無法完成，將導致細胞走向死亡或癌變。癌細胞由于脫離了正常細胞的周期制約，導致失控性的增殖與生長。同時，在增殖過程中，細胞內(nèi)DNA損傷程度明顯增加，為應對這些損傷，許多修復因子的表達發(fā)生改變，如Ku及DNA-PK蛋白在人宮頸癌細胞中均有異?，F(xiàn)象［35-37］。

目前，針對腫瘤的治療主要是通過藥物損傷腫瘤細胞的DNA，誘導細胞凋亡，達到清除癌變細胞的目的［38］。例如，順鉑和5-氟尿嘧啶等藥物主要通過破壞DNA的正常結(jié)構(gòu)和功能，促進細胞凋亡，從而殺死腫瘤細胞［39］。然而，這些藥物在損傷腫瘤細胞的同時也會影響正常細胞，因此，靶向藥物治療成為現(xiàn)階段腫瘤治療的熱點。DNA-PK作為腫瘤治療中一個潛在靶點，具有非常重要的意義，因為與正常細胞相比，DNA-PK在腫瘤細胞中通常會超表達，而對DNA-PK的抑制，可增強腫瘤細胞對抗癌藥物的敏感性，促進細胞衰老或死亡，增強療效［40-41］。此外，抑制DNA-PK激酶的活性，也可增加癌細胞對輻射的敏感性，加速其衰老或凋亡［42-43］。總之，特異性地抑制DNA-PK的表達或其酶活性，均可促進細胞衰老或死亡，使機體內(nèi)的腫瘤細胞得到有效的清除，為提升腫瘤或癌癥臨床治療的效果提供了理論支持。

除了DNA-PK，NHEJ中的其他相關(guān)因子與腫瘤的關(guān)系也受到廣泛關(guān)注。Ku70的異常表達與卵巢漿液性腫瘤惡變相關(guān)。在胃癌中，Ku70/80的過表達增加了細胞對博雷霉素的抗性，而抑制Ku70/80則可增加腫瘤細胞的放射敏感性。因此，在放療過程中，通過抑制Ku70/80表達的藥物，可提高腫瘤放療的效果［44-45］。XRCC4突變的增加與膀胱尿路上皮腫瘤、肝細胞癌等多種癌癥的發(fā)生緊密相關(guān)［46-47］。artemis，LigⅣ和XLF在腫瘤細胞中的缺失或低表達也會影響細胞對輻射的敏感性，如HeLa細胞中artemis（D37N-413aa）片段的突變增加了細胞的致敏性（因為突變的artemis片段與DNA-PK結(jié)合形成更為穩(wěn)定的復合物，破壞了DNA-PKcs對內(nèi)源性artemis的磷酸化進程，影響后者的內(nèi)切酶活性，從而抑制NHEJ修復，導致細胞凋亡）［48］。所以，在腫瘤或癌癥的治療過程中，可通過對DNA-PKcs，artemis，LigⅣ和XLF的抑制減緩DSB修復，促進細胞凋亡［49-50］。

總之，NHEJ相關(guān)因子可以作為腫瘤治療中的潛在靶點。然而，對于不同類型的腫瘤細胞，NHEJ相關(guān)因子的表達情況及作用機制依然有待深入研究，這些因子在腫瘤治療中的作用也需進一步驗證。

3 結(jié)語

目前針對NHEJ修復通路的報道很多，但研究結(jié)果各不相同，特別是在人體腫瘤治療過程中，DNA-PK與artemis，XRCC4，LigⅣ和XLF等相關(guān)因子之間的關(guān)系及應用效果尚無定論，仍需更多的體外或體內(nèi)實驗研究予以闡明。相信不久的將來，DNA-PK及相關(guān)的因子可作為腫瘤細胞的藥物靶點，廣泛應用于腫瘤和癌癥的臨床治療之中。

［1］Ran ML，Gao H，Yin J，Chen B.Oxidative stress and DNA Injury［J］.Chin J Anim Nutr（動物營養(yǎng)學報），2013，25（10）：2238-2245.

［2］O'Driscoll M.Diseases associated with defective responses to DNA damage［J］.Cold Spring Harb Perspect Biol，2012，4（12）：a012773.

［3］Lema?tre C，Soutoglou E.DSB（Im）mobility and DNA repair compartmentalization in mammalian cells［J］.J Mol Biol，2015，427（3）652-658.

［4］Kurosawa A，Saito S，So S，Hashimoto M，Iwabuchi K，Watabe H，et al.DNA ligaseⅣand artemis act cooperatively to suppress homologous recombination in human cells：implications for DNA double-strand break repair［J］.Plos One，2013，8（8）：e72253.

［5］Davis AJ，Chen BP，Chen DJ.DNA-PK：a dynamic enzyme in a versatile DSB repair pathway［J］.DNA Repair（Amst），2014，17：21-29.

［6］Ahmed EA，Sfeir A，Takai H，Scherthan H.Ku70 and non-homologous end joining protect testicular cells from DNA damage［J］.J Cell Sci，2013，126（14）：3095-3104.

［7］Imamichi S，Sharma MK，Kamdar RP，F(xiàn)ukuchi M，Matsumoto Y.Ionizing radiation-induced XRCC4 phosphorylation is mediated through ATM in addition to DNA-PK［J］.Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci，2014，90（9）：365-372.

［8］Dobbs TA，Tainer JA，Lees-Miller SP.A structural model for regulation of NHEJ by DNA-PKcs autophosphorylation［J］.DNA Repair（Amst），2010，9（12）：1307-1314.

［9］Urushihara Y，Kobayashi J，Matsumoto Y，Komatsu K，Oda S，Mitani H.DNA-PK inhibition causes a low level of H2AX phosphorylation and homologousrecombinationrepairinMedaka（Oryzias latipes）cells［J］.Biochem Biophys Res Commun，2012，429（3）：131-136.

［10］Ochi T，Wu Q，Blundell TL.The spatial organization of non-homologous end joining：from bridging to end joining［J］.DNA Repair（Amst），2014，17（100）：98-109］.

［11］Reiling E，Dollé ME，Youssef SA，Lee M，Nagarajah B，Roodbergen M，et al.The progeroid phenotype of Ku80 deficiency is dominant over DNAPKCS deficiency［J］.PLoS One，2014，9（4）：e93568.

［12］GrundyGJ，MouldingHA，CaldecottKW，RultenSL. One ring to bring them all-the role of Ku in mammalian non-homologous end joining［J］.DNA Repair（Amst），2014，17：30-38.

［13］Nishizawa-Yokoi A，Nonaka S，Saika H，Kwon YI，Osakabe K，Toki S.Suppression of Ku70/80 or Lig4 leads to decreased stable transformation and enhanced homologous recombination in rice［J］.New Phytol，2012，196（4）：1048-1059.

［14］Yano K，Morotomi-Yano K，Lee KJ，Chen DJ. Functional significance of the interaction with Ku in DNA double-strand break recognition of XLF［J］.FEBS Lett，2011，585（6）：841-846.

［15］Weterings E，Verkaik NS，Keijzers G，F(xiàn)lorea BI，Wang SY，Ortega LG，et al.The Ku80 carboxy terminus stimulates joining and artemis-mediated processing of DNA ends［J］.Mol Cell Biol，2009，29（5）：1134-1142.

［16］Wu Q，Sibanda L，Ochi T，Bolanos-Garcia VM，Blundell TL，Chirgadze DY.Spatial and temporal organisation of multiprotein systems of cell regulation and signalling：What can we learn from NHEJ system of double-strand break repair？［M］//. Carrondo MA，Spadon P，ed.Macromolecular Crystallography.Dordrecht：Springer Netherlands. 2012：1-31.

［17］Strande NT，Carvajal-Garcia J，Hallett RA，WatersCA，Roberts SA，Strom C，et al. Requirements for 5′dRP/AP lyase activity in Ku［J］.Nucleic Acids Res，2014，42（17）：11136-11143.

［18］Ochi T，Blackford AN，Coates J，Jhujh S，Mehmood S，Tamura N，et al.DNA repair. PAXX，a paralog of XRCC4 and XLF，interacts with Ku to promote DNA double-strand break repair［J］.Science，2015，347（6218）：185-188.

［19］Neal JA.Meek K.Choosing the right path：does DNA-PK help make the decision？［J］.Mutat Res，2011，711（1-2）：3-86.

［20］Meek K，Lees-Miller SP，Modesti M.N-Terminal constraint activates the catalytic subunit of the DNA-dependent protein kinase in the absence of DNA or Ku［J］.Nucleic Acids Res，2012，40（7）：2964-2973.

［21］Summers K，Shen F，Sierra Potchanant E，Phipps E，Hickey R，Malkas L.Phosphorylation：the molecular switch of double-strand break repair［J］.Iny J Proteomics，2011，2011：373816.

［22］Rocourt CR，Wu M，Chen BP，Cheng WH.The catalytic subunit of DNA-dependent protein kinase is downstream of ATM and feeds forward oxidative stress in the selenium-induced senescence response［J］.J Nutr Biochem，2013，24（5）：781-787.

［23］Neal JA，Dang V，Douglas P，Wold MS，Lees-Miller SP，Meek K.Inhibition of homologous recombination by DNA-dependent protein kinase requires kinase activity，is titratable，and is modulated by autophosphorylation［J］.Mol Cell Biol，2011，31（8）：1719-1733.

［24］Fell VL，Schild-Poulter C.Ku regulates signaling to DNA damage response pathways through the Ku70 von Willebrand A domain［J］.Mol Cell Biol，2012，32（1）：76-87.

［25］Sridharan DM，Whalen MK，Almendrala D，Cucinotta FA，Kawahara M，Yannone SM，et al. Increased Artemis levels confer radioresistance to both high and low LET radiation exposures［J］.Radiat Oncol，2012，7：96.

［26］Malu S，De Ioannes P，Kozlov M，Greene M，F(xiàn)rancis D，Hanna M.Artemis C-terminal region facilitates V（D）J recombination through its interactions with DNA ligaseⅣand DNA-PKcs［J］.J Exp Med，2012，209（5）：955-963.

［27］Ulus-Senguloglu G，Arlett C，PlowmanP，Parnell J，Patel N，Bourton EC，et al.Elevated expressionof artemis in human fibroblast cells is associated with cellular radiosensitivity and increased apoptosis［J］.Br J Cancer，2012，107（9）：1506-1513.

［28］Malyarchuk S，Castore R，Shi R，Harrison L. Artemis is required to improve the accuracy of repair of double-strand breaks with 5′-blocked termini generated from non-DSB-clustered lesions［J］.Mutagenesis，2013，28（3）：357-366.

［29］Li S，Chang HH，Niewolik D，Hedrick MP，Pinkerton AB，Hassig CA，et al.Evidence that the DNA endonuclease ARTEMIS also has intrinsic 5′-exonuclease activity［J］.J Biol Chem，2014，289（11）：7825-7834.

［30］Liu S，Liu X，Kamdar RP，Wanotayan R，Sharma MK，Adachi N，et al.C-Terminal region of DNA ligase IV drives XRCC4/DNA ligase IV complex to chromatin.［J］.Biochem Biophys Res Commun，2013，439（2）：173-178.

［31］Francis DB，Kozlov M，Chavez J，Chu J，Malu S，Hanna M，et al.DNA Ligase IV regulates XRCC4 nuclear localization［J］.DNA Repair（Amst），2014，21：36-42.

［32］Riballo E，Woodbine L，Stiff T，Walker SA，Goodarzi AA，Jeggo PA.XLF-Cernunnos promotes DNA ligase IV-XRCC4 re-adenylation following ligation［J］.Nucleic Acids Res，2009，37（2）：482-492.

［33］Hammel M，Yu Y，F(xiàn)ang S，Lees-Miller SP，Tainer JA.XLF regulates filament architecture of the XRCC4 ligaseⅣcomplex［J］.Structure，2010，18（11）：1431-1442.

［34］Mahaney BL，Hammel M，Meek K，Tainer JA，Lees-Miller SP.XRCC4 and XLF form long helical protein filaments suitable for DNA end protection and alignment to facilitate DNA double strand break repair［J］.Biochem Cell Biol，2013，91（1）：31-41.

［35］Gurung RL，Lim HK，Venkatesan S，Lee PS，Hande MP.Targeting DNA-PKcs and telomerase inbraintumourcells［J］.MolCancer，2014，13：232.

［36］Li YR，Zhang J，Wang K.The altered expression of apoptosis-related genes and its clinical significannce by siRNA-Ku70 sliencing in drug-resistant lung cancer cell line［J］.Chin J Immunol（中國免疫學雜志），2010，26（4）：312-314.

［37］Cai R，Zhang LZ.Progress in research on DNA-dependent protein kinase［J］.Medi Recapit（醫(yī)學綜述），2013，19（7）：1182-1185.

［38］Srivastava M，Raghavan SC.DNA double-strand break repair inhibitors as cancer therapeutics［J］.Chem Biol，2015，22（1）：17-29.

［39］Liu YQ，Zhang HJ，Han ST.Synthesis and antitumor activity of 5-fluorouracil-porphyrin compounds［J］.Chin J Org Chem（有機化學），2002，22（4）：279-282.

［40］Hsu FM，Zhang S，Chen BP.Role of DNA-dependent protein kinase catalytic subunit in cancer development and treatment［J］.Transl Cancer Res，2012，1（1）：22-34.

［41］Sun YX，Zhou KY，Li LD.Effect of histone deacetylase inhibitors on DNA DSB repair［J］.Chin J Biochem Mol Biol（中國生物化學與分子生物學報），2013，29（7）：604-611.

［42］Abdel-Fatah T，Arora A，Agarwal D，Moseley P，Perry C，Thompson N，et al.Adverse prognostic and predictive significance of low DNA-dependent protein kinase catalytic subunit（DNA-PKcs）expression in early-stage breast cancers［J］.Breast Cancer Res Treat，2014，146（2）：309-320.

［43］ShimG，RicoulM，HempelWM，AzzamEI，SabatierL. Crosstalk between telomere maintenance and radiation effects：A key player in the process of radiation-induced carcinogenesis［J］.Mutat Res Rev Mutat Res，2014，760：1-17.

［44］Li TQ，Yu SH，Li GM，LI WH.Ku proteins and tumor radiosensitivity［J］.J Int Oncol（國際腫瘤學雜志），2012，39（4）：249-251.

［45］Zhou LP，Luan H，Dong XH，Jin GJ，Ma DL，ShangH.Associationoffunctionalpolymorphisms of the XRCC4 gene with the risk of breast cancer：a meta-analysis［J］.Asian Pac J Cancer Prev，2012，13（0）：3431-3436.

［46］Mittal RD，Gangwar R，Mandal RK，Srivastava P，Ahirwar DK.Gene variants of XRCC4 and XRCC3 and their association with risk for urothelial bladder cancer［J］.Mol Biol Rep，2012，39（2）：1667-1675.

［47］Huang XY，Wang C，Huang BC，Yao JG，Huang YZ，Zeng LX，et al.Correlation of mutations at coding regions of XRCC4 and XPC with hepatocellular carcinoma［J］.J Shanghai Jiaotong Univer（Med Sci Ed）〔上海交通大學學報（醫(yī)學版）〕，2013，33（8）：1085-1088.

［48］Liu H，Sun X，Zhang S，Ge W，Zhu Y，Zhang J，et al.The dominant negative mutant Artemis enhances tumor cell radiosensitivity［J］.Radiother Oncol，2011，101（1）：66-72.

［49］Liu Y，Yu DC，Pan MJ，Bi YC，Zhou YH.A casecontrol study on the relationship between polymorphisms of STAT3 and XRCC4 gene and the riskof hepatocellular carcinoma［J］.Int J Lab Med（國際檢驗醫(yī)學雜志），2014，35（7）：850-853.

［50］Myers MV，Maxwell SE，Wang X.Quantification of XRCC and DNA-PK proteins in cancer cell lines and human tumors by LC-MS/MS［J］.Bioanalysis，2014，6（22）：2969-2983.

Regulation of nonhomologous end-joining-related factors in DNA damage repair and tumor treatment

LI Wei-wei,KONG Jin-xin,QI Yong-mei,HUANG De-jun
（School of Life Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China）

DNA double-strand break（DSB）is one of the various lesions induced by endogenous or exogenous stresses in cells.The nonhomologous end-joining（NHEJ）is a main mechanism in response to DSB in mammalian cells.The major factors（DNA-dependent protein kinase，artemis，X-ray repair cross-complementing 4/DNA ligaseⅣand XRCC4-like factor）in the progress of NHEJ play very important roles in mediating DNA damage repair（DDR），and the change of any factor will affect the DDR efficiency.In addition，NHEJ-related factors are associated with tumorigenesis.In this paper，we reviewed the actions of NHEJ-related factors in DSB repair and summarized the research progress in these factors in cancer therapy.

DNA-dependent protein kinase；DNA double-strand breaks；DNA end-joining repair；DNA damage repair

The project supported by National Natural Science Foundation of China（20907019）；and Fundamental Research Funds for the Central Universities（lzujbky-2013-m03）.

HUANG De-jun，E-mail：huangdj＠lzu.edu.cn，Tel：（0931）8912893

R394.6

A

1000-3002-（2015）04-0607-07

10.3867/j.issn.1000-3002.2015.04.012

2014-10-11接受日期：2015-02-28）

（本文編輯：喬虹）

國家自然科學基金項目（20907019）；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金項目（lzujbky-2013-m03）。

李蔚蔚，女，碩士研究生，主要從事遺傳毒理學研究；E-mail：bingningbj＠126.com；黃德軍，男，博士，副教授，主要從事環(huán)境動物學和遺傳毒理學研究。

黃德軍，E-mail：huangdj＠lzu.edu.cn,Tel：（0931）8912893