导读

氧化产生的dna损伤与多种疾病的发病机制有关。人们的兴趣也越来越多地集中在对其他核酸、RNA和(2‘-脱氧)核糖核酸库的损害上，越来越多的证据表明，这些也可能在疾病中发挥重要作用。LC-MS/MS能够对细胞核和线粒体DNA中的8-oxo-7，8-二氢-2‘-脱氧果(8-oxodG)和RNA中的8-oxoGuo等特定生物标志物进行绝对定量。然而，需要大量的组织，限制了其在人体生物监测研究中的使用。相比之下，彗星分析需要的材料要少得多，只需使用5μL的血液，提供了一种评估体内氧化应激的微创手段，但这仅限于核dna损伤。尿液是非侵入性研究氧化应激的核酸衍生生物标记物的理想基质，尤其是通过欧洲尿液(DNA)损伤分析标准委员会的努力，在有力验证这些测量方面已经取得了相当大的进展。对于尿液，LC-MS/MS被认为是金标准方法，尽管ELISA方法有了改进，但这在很大程度上仅限于8-oxodG。新兴的dna加合物学方法，既可以全面评估dna中加合物的总量，也可以绘制出整个细胞核和线粒体基因组的dna损伤图，这为我们极大地提高对氧化损伤的核酸在疾病中的机制作用的理解提供了可能。

论文ID

题目：Biomarkers of nucleic acid oxidation – A summary state-of-the-art

译名：核酸氧化生物标志物研究进展

期刊：Redox Biology

IF：9.986

发表时间：2021.1.28

通讯作者单位:南佛罗里达大学

DOI号：https://doi.org/10.1016/j.redox.2021.101872

主要内容

核酸损伤的形成、修复及后果

活性氧与脱氧核糖核酸的相互作用导致至少30个碱基修饰，目前已鉴定出70多个脱氧核糖核酸损伤。这包括单嘧啶和嘌呤碱基损伤，链内和链间交联，以及DNA-蛋白质加合物，这些加合物是由碱基或2-脱氧核糖部分与羟基(尽管最近的一份报告质疑·OH的重要性，有利于碳酸根阳离子)、单电子氧化剂、单线态氧和次氯酸反应形成的。在碱基衍生的损伤中，8-oxogua和8-oxodG的测量频率最高。

图一：尿液中具有代表性的dna碱基加合物的结构分析

氧化损伤RNA和NTP池的形成和后果

以前有人推测，受损RNA的持续存在可能会导致含有错误的蛋白质的形成，作者报告说，含有8-氧鸟嘌呤的RNA被隔离，以防止进入翻译过程。最近的研究表明，核糖核酸中8-氧代瓜氨酸的积累确实可以改变蛋白质的合成，并导致细胞中β淀粉样蛋白产量的增加，这说明了核糖核酸氧化在发病机制中的重要性。支持RNA损伤对细胞功能有重要后果的观点是RNA修复的证据，例如AlkB同系物对烷基化RNA的修复。然而，鉴于最近的一篇综述和我们对文献的搜索，似乎还没有关于以类似于dna的hOGG1修复的方式修复氧化生成的RNA损伤的报道。相反，存在另一种机制，它通过限制氧化的转录本对翻译机器的细胞可获得性来起作用。据报道，这是通过人类Y盒结合蛋白1(YB-1)发生的，YB-1具有与转录和翻译控制以及对压力的反应相关的多种功能。具体地说，YB-1蛋白可以结合含有8-oxogua的rna，将其从池中提取出来，防止异常蛋白的产生。AUF1和PCBP1是分别与含有单个8-oxoGuo或两个以上8-oxoGuo的RNA结合的人类蛋白，其目的分别是触发RNA降解或细胞凋亡。

总结

DNA/RNA和血/尿(以及其他细胞外基质)中氧化损伤核酸的生物标志物的测量已经很好地确立了，许多技术已经成为金标准，主要是LC-MS/MS和彗星分析，这取决于研究人员的需要和选择的基质。对这些生物标志物的研究已经确定了在多种疾病和衰老过程中对核酸造成氧化损伤的潜在作用。然而，有一个“黑匣子”阻止了对损伤的形成如何导致疾病的论证。新兴的加合物切除法，即绘制整个基因组的损伤图谱，研究核酸中所有加合物，提供了更好地理解损伤如何导致下游事件从而导致发病机制的可能性。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.redox.2021.101872

参考文献

1.J. Egea, et al., European contribution to the study of ROS: a summary of the  findings and prospects for the future from the COST action BM1203 (EU-ROS),  Redox Biol 13 (2017) 94–162.