摘要
线粒体与细胞核之间存在密切的信号交流，包括从细胞核到线粒体的顺行信号（Anterograde signaling）和从线粒体到细胞核的逆行信号（retrograde signaling）。这些顺行信号和逆行信号构成了一个强大的网络，帮助细胞维持稳态并适应各种应激状态。线粒体是细胞中活性氧（ROS，reactive oxygen species）的主要来源，当ROS 的产生过量时，线粒体DNA暴露在高氧化态的环境中，故而极易发生损伤。已有的证据表明，在细胞核中有较为完善的DNA损伤修复系统以维持核基因组稳定，但线粒体DNA损伤之后如何修复尚需系统研究。有报道称，在细胞核碱基切除修复系统中发挥作用的 DNA 糖基化酶 OGG1、MUTYH和DNA连接酶LIG3α在线粒体中也有定位，且OGG1可以在氧化应激状态下由细胞核向线粒体转位，使之在线粒体中含量增加。本研究中，我们推测细胞核DNA损伤修复系统的其它成员也可能在应激状态下转位至线粒体中发挥作用，以维持线粒体基因组的稳定性，而这些蛋白质的转位可被认为是线粒体-细胞核信号交流网络的组成部分。 在之前的探索过程中，本实验室研究人员通过序列分析发现OGG1、MUTYH和LIG3同时具有细胞核定位序列和线粒体定位序列。本研究中免疫荧光染色和组分分离结合免疫印迹分析结果显示，OGG1 和 MUTYH 在过氧化氢刺激下发生线粒体转位；LIG3α则在热刺激以及过氧化氢处理下均能发生线粒体转位。由于正常情况下 OGG1 和 MUTYH 在线粒体中含量高，故此次研究中重点关注LIG3α的转位。免疫荧光染色结果显示，过氧化氢处理后线粒体向细胞核周聚集，且线粒体DNA泄露到胞浆中。利用RNA干扰技术抑制LIG3α表达后，上述现象更为明显。过氧化氢处理引起线粒体DNA拷贝数降低、ATP合成增加、细胞增殖受到抑制，这些现象在LIG3表达被抑制的细胞中更为严重。在LIG3α表达被抑制的细胞中恢复表达野生型LIG3α和缺失线粒体定位序列的LIG3α后，将之进行过氧化氢处理和免疫荧光染色分析，结果显示恢复表达野生型 LIG3α 后氧化应激引起的线粒体形态异常受到抑制，但恢复表达线粒体定位序列缺失的LIG3α无此效应。 综上，本研究发现 LIG3α 在氧化应激情况下向线粒体转位，并可能参与修复过氧化氢引起的线粒体损伤。LIG3α响应氧化应激向线粒体转位有可能介导一种新型细胞核-线粒体-顺行调节，故而丰富了细胞核和线粒体之间的信号交流网络，同时阐明了线粒体DNA损伤修复的部分机制，之后应进一步对其转位机制和生理意义进行研究，为线粒体DNA损伤相关疾病的干预提供理论基础。
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