DNA氧化損傷及其在疾病中的角色

BRENDA KNOX | SEPTEMBER 17TH, 2021 | SCIENTIFIC REVIEW

細胞DNA是一種具有內在反應性的生物分子，它持續暴露于有可能造成傷害的環境中。其中，當有氧呼吸和代謝副產物產生的活性氧(ROS)增加時會增加DNA損傷的背景值1。在DNA氧化損傷的反應中，細胞激活復雜的信號網絡以促進DNA修復和生存或觸發細胞死亡2。然而，當這些機制失效時，基因組的不穩定性會導致疾病的發生。了解DNA氧化損傷的病理作用對于開發癌癥、阿爾茨海默病和糖尿病等疾病的有效療法至關重要。

DNA損傷的種類

DNA損傷大致可分為外源性因素引起的損傷和內源性因素引起的損傷。外源性DNA損傷劑包括紫外線輻射，會導致相鄰嘧啶之間形成共價鍵，產生堿基損傷和單鏈斷裂的電離輻射(IR)；煙草煙霧中的化學物質可以轉化為烷化劑，從而導致堿基之間的錯配。內源性DNA損傷的原因包括堿基替換或單堿基插入等復制錯誤，自發性地堿基脫氨基作用會導致堿基替換。另外氧化應激細胞中自然存在的ROS通過幾種不同的機制破壞DNA1。

DNA是如何被氧化應激損傷的？

在正常情況下，ROS對細胞的生長和存活至關重要。例如，通過與關鍵信號分子相互作用，ROS驅動增殖、凋亡和鐵穩態等過程，而巨噬細胞和中性粒細胞釋放ROS是抵御入侵病原體的重要防御機制3,4。然而，在氧化應激(ROS產生和機體抗氧化防御之間的不平衡)條件下，過量的ROS水平已被證明會導致大約100種不同的氧化堿基損傷和2-脫氧核糖修飾1。在最-廣泛研究的活性氧類型中，也就是超氧自由基(•O2?)、過氧化氫(H2O2)和羥基自由基(•OH)，到目前為止，羥基自由基是最活潑的。在H2O2和Fe2+反應過程中產生的羥基自由基，通過加入DNA堿基的雙鍵，從甲基和2`-脫氧核糖糖的C-H鍵中提取氫原子，從而引起DNA損傷5。

DNA氧化損傷會引起哪些疾病?

DNA氧化損傷與多種疾病有關，誘發并參與到癌癥發生的過程5,6。值得注意的是，8-羥基-2 '-脫氧鳥嘌呤(8-OHdG)是一種主要的氧化損傷，它被用作氧化應激和癌癥的生物標記物，并經常用于評估患者暴露于致癌物質(如煙草煙霧、石棉纖維或重金屬)后的DNA損傷程度7。與氧化DNA損傷相關的其他疾病包括神經退行性疾病，如阿爾茨海默病和帕金森病；自身免疫性疾病，如類風濕性關節炎和系統性紅斑狼瘡(SLE)；還有糖尿病，心血管疾病和囊性纖維化。

更好地理解DNA氧化損傷

StressMarq Biosciences為我們提供了多種用于研究DNA氧化損傷及其在疾病發病機制中的作用的科研試劑。其中包括Anti-DNA/RNA Damage Antibody [15A3] (SMC-155)，該抗體經多種應用驗證，以及DNA Damage (8-OHdG) ELISA試劑盒(SKT-120)，用于比色檢測血漿或尿液等樣本材料中的8-OHdG生物標志物。

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IHC analysis using Mouse Anti-DNA Damage Monoclonal Antibody, Clone 15A3 (SMC-155). Tissue: inflamed colon. Species: Mouse.

Typical Standard Curve for the DNA Damage (8-OHdG) ELISA kit (SKT-120). Competitive ELISA format, assay range: 0.94 – 60 ng/ml.

References

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2. DNA damage and the balance between survival and death in cancer biology, Roos WP et al, Nat Rev Cancer. 2016 16, 20–33

3. Reactive oxygen species (ROS) homeostasis and redox regulation in cellular signaling, Ray PD et al, Cell Signal. 2012 May;24(5):981-90

4. Mitochondrial reactive oxygen species as major effectors of antimicrobial immunity, Shekhova E, PLoS Pathog 2020 16(5)

5. Oxidative DNA damage: mechanisms, mutation, and disease, Cooke MS et al, FASEB J. 2003 Jul;17(10):1195-214

6. Oxidative Stress and Cancer, Klaunig JE, Curr Pharm Des. 2018;24(40):4771-4778

7. 8-hydroxy-2′ -deoxyguanosine (8-OHdG): A critical biomarker of oxidative stress and carcinogenesis, Valavanidis A et al, J Environ Sci Health C Environ Carcinog Ecotoxicol Rev. 2009 Apr;27(2):120-39

生物體受到外界不利或者有害因素刺激時，會發生快速短暫細胞代謝調節，此期間細胞內一些正常的基因表達會收到抑制，而一組特殊基因則被激活，并表達增強，這類蛋白被稱為熱休克蛋白（heat shock protein,HSP）熱休克蛋白70（heat shock protein 70, Hsp70）是熱休克蛋白家族研究最為深入的蛋白。Stressmarq公司不僅可以提供多種熱休克蛋白70（heat shock protein 70, Hsp70）相關抗體，也有熱休克蛋白70（HSP70）檢測試劑盒。無論是抗體還是試劑盒，均有大量文獻引用。

文獻引用

Effects of heated hydrotherapy on muscle HSP70 and glucose metabolism in old and young vervet monkeys.

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The Brewed Rice Vinegar Kurozu Increases HSPA1A Expression and Ameliorates Cognitive Dysfunction in Aged P8 Mice.

Kanouchi, H. et al. (2016) PLoS ONE. 11(3):e0150796.

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PubMed ID: 24532784?Reactivity African green monkey Applications: Plasma and skeletal muscle, and PBMC's

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