在生物体中,DNA不断受到内源和外源损伤因子的威胁。为了保护遗传信息的完整,细胞在生物进化过程中形成了一整套复杂的监控网络,用以监测基因组的完整性,称为DNA损伤应答。该网络监测DNA损伤的存在,传递损伤信号,实现多步的生物学反应,包括细胞周期阻滞、DNA损伤修复、端粒维持和细胞凋亡等。MRN复合物（酵母中MRX）由Mre11、Rad50和Nbs1（Xrs2）组成,是DNA损伤应答的一个关键组成部分,参与细胞周期检验点和损伤修复的各个方面。MRN复合物可以结合在染色体DNA上,识别双链断裂,发出损伤信号,并在DNA修复起着重要的作用。研究表明,MRN复合物突变会导致肿瘤或衰老相关疾病的发生。Mre11是MRN复合物极其重要的成员之一。到目前为止,关于Mre11的结构和功能已经进行了大量的研究。Mre11是一种高度保守的70 k Da大小的蛋白,它的N端具有Mn²⁺/Mg²⁺依赖性磷酸酯酶结构域,中部具有一个DNA结合结构域,C端含有一个甘氨酸-精氨酸富集区（Glycine and Arginine-Rich,GAR）。Mre11的主要功能包括单链DNA（single-stranded DNA,ssDNA）核酸内切酶活性、3’–5’双链DNA（double-stranded DNA,dsDNA）核酸外切酶活性、较弱的DNA解旋酶活性及双链断裂修复和激活细胞周期检验点的功能。研究发现,敲除小鼠mre11引起小鼠胚胎致死。人的mre11基因突变导致共济失调毛细血管扩张样疾病（Ataxia Telangiectasia Like Disorder,ATLD）,患者典型表现为共济失调、神经退行性病变、免疫缺陷及癌症易发等。研究Mre11的功能将有助于人们了解相关疾病的发生发展。Mre11 GAR区域富含精氨酸,可以被蛋白精氨酸甲基转移酶PRMT1甲基化,调节Mre11的功能。研究发现,尽管Mre11 GAR区精氨酸的甲基化不影响ATM信号通路的激活和MRN复合物的形成及定位,但是对于Mre11核酸外切酶活性的维持、细胞周期检验点的激活及双链断裂损伤的修复至关重要。我们实验室以果蝇为动物模型,长期致力于DNA损伤应答的研究。前期工作中成功建立了mre11缺失的果蝇株,发现mre11缺失的果蝇死于成蛹晚期,为研究Mre11的体内生物学功能提供了较为理想的动物模型。前期研究将Mre11蛋白序列进行同源比对,发现Mre11的GAR区域较为保守;体外甲基化实验发现果蝇Mre11蛋白可以被果蝇精氨酸甲基转移酶1（Drosophila Arginine Methyltransferase 1,DART1）甲基化;Mre11与DART1之间存在蛋白质间的相互作用,且这种相互作用不依赖GAR区域;为了进一步确定GAR区域精氨酸甲基化情况,针对GAR区域六个精氨酸位点分别制备了相应的位点特异性甲基化抗体,发现R559、R563、R565、R569四个位点可被甲基化。为了进一步研究果蝇Mre11精氨酸甲基化在DNA损伤应答中的功能,本研究采用经典的果蝇Ends-In方法,建立了mre11 4个甲基化位点的点突变果蝇和所有位点同时突变的4点突变果蝇;采用Southern Blot、基因组DNA测序和cDNA测序证实得到了正确的mre11突变果蝇;对mre11突变果蝇进行检测,发现果蝇Mre11精氨酸甲基化缺失导致突变动物对电离辐射高度敏感;磷酸化组蛋白3-PH3抗体检测发现,GAR区域精氨酸甲基化突变不影响Mre11调节DNA损伤导致的G2/M检测点功能。