放射生物學(xué)電離輻射對DNA的損傷

關(guān)于放射生物學(xué)電離輻射對DNA的損傷第一頁，共七十八頁，2022年，8月28日電離輻射對DNA的損傷近年來，隨著分子生物學(xué)技術(shù)與理論的飛速發(fā)展、有關(guān)生物大分子的輻射效應(yīng)研究亦不斷深入。電離輻射所致生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的變化是整個(gè)機(jī)體、各種組織，細(xì)胞乃至亞細(xì)胞水平上的輻射生物效應(yīng)的基礎(chǔ)。它從微觀角度反映了輻射敏感性的本質(zhì)．為探討和解決宏觀領(lǐng)域中的實(shí)際問題提供了依據(jù)。可以認(rèn)為，對生物大分子輻射效應(yīng)的研究，將成為目前和今后一段時(shí)間內(nèi)放射生物學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)和前沿課題。第二頁，共七十八頁，2022年，8月28日

細(xì)胞要成功地行使其職能，并且把它所包含的遺傳信息正確無誤地傳遞給子代，完全依賴于每一個(gè)脫氧核糖核酸分子(DNA)保持結(jié)構(gòu)的完整。核苷酸序列的改變，組成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的堿基或糖在結(jié)構(gòu)上的變動(dòng)，都會(huì)干擾細(xì)胞基因組的復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。DNA的損傷是輻射生物效應(yīng)的主要原因(包括細(xì)胞死亡，喪失再增殖能力，突變等)。電離輻射對DNA的損傷第三頁，共七十八頁，2022年，8月28日因此，DNA損傷后的修復(fù)機(jī)制至關(guān)重要，修復(fù)過程會(huì)導(dǎo)致完全恢復(fù)原狀或錯(cuò)誤修復(fù)，后者將導(dǎo)致嚴(yán)重的實(shí)際后果，如致癌作用。DNA是染色體的主要構(gòu)成要素，而染色體則是把遺傳信息傳遞給子細(xì)胞的工具。染色體損傷或畸變是細(xì)胞群體受損的一種很好的指征，并有助于預(yù)測輻射效應(yīng)。電離輻射對DNA的損傷第四頁，共七十八頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容正常DNA分子結(jié)構(gòu)輻射所致DNA損傷的類型DNA損傷的生物學(xué)意義DNA輻射損傷的修復(fù)第五頁，共七十八頁，2022年，8月28日正常DNA分子結(jié)構(gòu)DNA是一個(gè)由4種單位組成的雙螺旋大分子：嘌呤堿基——

腺嘌呤（A）和鳥嘌呤（G）嘧啶堿基——

胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）第六頁，共七十八頁，2022年，8月28日正常DNA分子結(jié)構(gòu)和堿基相連接的一個(gè)糖分子（脫氧核糖），和糖相連接的一個(gè)磷酸分子。核苷酸通過連接糖和磷酸分子的磷酸二酯鍵結(jié)合在一起。DNA是由堿基間的氫鍵相連的兩條互補(bǔ)鏈相成。第七頁，共七十八頁，2022年，8月28日正常DNA分子結(jié)構(gòu)腺嘌呤與胸腺嘧啶配對（A：T堿基對），鳥嘌呤與胞嘧啶配對（G：C堿基對），使DNA的一條鏈具有另一條鏈的互補(bǔ)序列。第八頁，共七十八頁，2022年，8月28日第九頁，共七十八頁，2022年，8月28日第十頁，共七十八頁，2022年，8月28日正常DNA分子結(jié)構(gòu)DNA很像一架旋梯，兩邊柱子由兩條鏈組成，而臺階是由氫鍵連接的堿基組成，兩條鏈以雙螺旋形式盤旋在一起。DNA復(fù)制期間兩條鏈則解旋分離，每條鏈都可作為合成新的互補(bǔ)鏈的模板。第十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日輻射所致DNA損傷的類型DNA鏈斷裂（單鏈、雙鏈）DNA堿基損傷DNA交聯(lián)第十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA鏈斷裂單鏈斷裂（singlestrandbreak，SSB):在磷酸酯和脫氧核糖體之間的磷酸雙酯鍵水平上發(fā)生，或者更經(jīng)常是在堿基和脫氧核糖體之間的鍵水平上發(fā)生。第十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA鏈斷裂

雙鏈斷裂（doublestrandbreak，DSB)：包括DNA兩條鏈相隔少于3個(gè)核苷酸的部位的斷裂?？梢杂蓡蝹€(gè)粒子產(chǎn)生（傳遞能量約為300eV的電離輻射），或者由于兩個(gè)粒子在第一個(gè)斷裂有時(shí)間修復(fù)以前通過同一區(qū)域，從而在互補(bǔ)鏈中產(chǎn)生兩個(gè)單鏈斷裂組合而成。假如斷裂發(fā)生在同一個(gè)堿基對上則為同源性斷裂，反之是異源性斷裂，后者往往更頻繁的發(fā)生。第十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA雙鏈中一條鏈斷裂者稱為單鏈斷裂，(SingleStrandBreak,SSB)第十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日損傷識別兩條鏈在同一處或相鄰處斷裂者稱為雙鏈斷裂，(DoubleStrandBreakBSB)第十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA鏈斷裂DNA斷裂主要與羥自由基（HO·）的作用有關(guān)。水在輻射分解后產(chǎn)生三種主要的自由基，即水合電子(G＝2.7)，羥自由基(G＝2.7)和氫自由基(G＝0.55)。水合電子加合至堿基上，不能引起糖基上的磷酸二酯鏈斷裂。氫自由基主要加至堿基上，只有一小部分能從糖基上抽氫。羥自由基也主要(約80％)加至堿基的雙鍵上，但由于它的高反應(yīng)性，能從糖基上抽去約20％的氫。第十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA鏈斷裂的主要特點(diǎn)1.單鏈斷裂與雙鏈斷裂的比值DSB約為SSB的1/10~1/20SSB由一個(gè)自由基攻擊引起。DSB必須由兩個(gè)以上自由基引起。一定能量的射線所產(chǎn)生的SSB和DSB有一個(gè)大致的比值，但比值不是恒定的。第十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日1.單鏈斷裂與雙鏈斷裂的比值如以DNA鏈斷裂的G值表示，γ噬菌體DNA在干燥狀態(tài)下照射時(shí)，SSB的G值為0.7~1.1，而DSB的G值為0.06~0.16。大鼠整體照射后分離肝細(xì)胞染色質(zhì)，測得SSB的G值為1.5~2.0，DSB的G值為0.10。有氧條件照射和無氧條件下照射相比，氧增強(qiáng)比約在2~5之間。第二十頁，共七十八頁，2022年，8月28日

2.LET對鏈斷裂的影響各種射線對鏈斷裂效應(yīng)的順序：中子＞γ射線、χ＞紫外線中子引起的DSB多于γ射線，而引起的SSB少于γ射線。SSB與DSB的比值與LET高低有關(guān)。隨著LET的升高，SSB減少，DSB增多。第二十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日3.氧效應(yīng)對鏈斷裂的影響氧效應(yīng)可增加鏈斷裂的程度：主要原因是氧效應(yīng)可增加羥自由基的產(chǎn)生。第二十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日4.DNA鏈發(fā)生的部位劑量不同，DNA堿基發(fā)生斷裂的概率亦不同。當(dāng)劑量＜20Gy照射時(shí)，堿基斷裂順序G＞A＞T≥C。當(dāng)劑量＞40~80Gy照射時(shí)，堿基斷裂順序T＞G＞A≥C。第二十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日

DNA自然斷裂的發(fā)生通常情況下DNA斷裂的本底水平可達(dá)總DNA的百分之幾。一般方法難以測量，常引入凝膠模塊的方法來解決。第二十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日堿基的損傷在充氧情況下的照射，堿基的損傷主要是由于羥自由基(·OH)所致。放射敏感性：胸腺嘧啶＞胞嘧啶＞腺嘌呤＞鳥嘌呤第二十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA交聯(lián)（cross-linking）DNA交聯(lián)分為三種形式：a.DNA鏈間交聯(lián)（一條鏈上的堿基與另一條鏈上的堿基以共價(jià)鍵結(jié)合）b.DNA鏈內(nèi)交聯(lián)（同一鏈上的兩個(gè)堿基相互以共價(jià)鍵結(jié)合）c.DNA--蛋白質(zhì)交聯(lián)（DNA與蛋白質(zhì)以共價(jià)鍵結(jié)合）（DNAproteincross-linking，DPC）第二十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日DPC形成的分子機(jī)制羥自由基（·OH）是導(dǎo)致DPC形成的最有效的自由基，而水合電子和超氧化陰離子在DPC的形成中似乎無作用。如果受照細(xì)胞的懸液中存在著羥自由基清除劑二甲基亞砜，則DPC生成量明顯減少。相反，如果將細(xì)胞置于含有N2O的氣體中照射，因N2O能使水合電子轉(zhuǎn)變?yōu)轭~外羥自由基，DPC產(chǎn)額大為提高。第二十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日氧效應(yīng)對DPC形成的影響氧效應(yīng)對DPC形成有一定的影響。有氧條件下進(jìn)行紫外線照射→交聯(lián)量增加有氧條件下進(jìn)行χ線照射→交聯(lián)量減少；反之去除游離氧之后產(chǎn)生的交聯(lián)反應(yīng)增強(qiáng)。第二十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日溫度對DPC形成的影響增溫能增加腫瘤細(xì)胞DPC的形成而用于放射治療的增敏。將中國倉鼠卵巢細(xì)胞置于45.5℃保溫17min，然后用x射線照射，可觀察到與DNA交聯(lián)的非組蛋白增加兩倍。如用增溫處理HeLa細(xì)胞，DPC生成量隨溫度和保溫時(shí)間直線上升。45℃保溫30min，可使DPC增加1.57倍。但也有報(bào)告指出，增溫處理并不增加x射線引起的DPC，而是使DPC共價(jià)鍵的鏈型發(fā)生改變，處理后出現(xiàn)新的P-N鍵。第二十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日

2.DNA-DNA鏈間的交聯(lián)在DNA的化學(xué)損傷中，DNA-DNA鏈間交聯(lián)是最重要的一類。在放射生物學(xué)中研究DNA-DNA鏈間的交聯(lián)的報(bào)道較少。DNA鏈間交聯(lián)與DNA鏈斷裂相互競爭。在干燥及含25%水的DNA中鏈間交聯(lián)占優(yōu)勢；隨著水分子的增加DNA鏈斷裂生成率上升，而鏈間交聯(lián)下降。第三十頁，共七十八頁，2022年，8月28日3.DNA鏈內(nèi)交聯(lián)----嘧啶二聚體的形成二聚體的形成是指在輻射作用下，一個(gè)單鏈的2個(gè)相鄰的堿基以共價(jià)鍵相連，兩者之間形成一個(gè)環(huán)丁烷環(huán)。二聚體的形成具有重要意義，因?yàn)樗鼈冊谀且稽c(diǎn)上阻斷了DNA的復(fù)制。胸腺嘧啶二聚體（T-T）的形成最頻繁而且又非常穩(wěn)定，在受紫外線照射部位（臉、頸和手）引起皮膚癌的過程中，似乎起著重要作用。二聚體形成是紫外線照射引起DNA的特征性改變。電離輻射引起二聚體形成很少。第三十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日3.DNA鏈內(nèi)交聯(lián)----嘧啶二聚體的形成第三十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA損傷的生物學(xué)意義眾所周知，DNA是細(xì)胞生長、發(fā)育、繁殖和遺傳的重要物質(zhì)基礎(chǔ)．它蘊(yùn)藏著豐富的遺傳信息，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯，指導(dǎo)著蛋白質(zhì)和酶的生物合成，主宰著細(xì)胞的各種生理功能。第三十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA損傷的生物學(xué)意義DNA結(jié)構(gòu)的完整與穩(wěn)定在生物學(xué)上有著特別重要的意義。在射線作用下，DNA堿基的損傷或脫落改變了密碼，引起基因的點(diǎn)突變。

第三十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA損傷的生物學(xué)意義轉(zhuǎn)換：一個(gè)嘌呤被另一個(gè)嘌呤所取代或一個(gè)嘧啶被另一個(gè)嘧啶所取代顛換：一個(gè)嘌呤被另一個(gè)嘧啶所取代或一個(gè)嘧啶被另一個(gè)嘌呤所取代堿基缺失、移碼突變、堿基插入這樣經(jīng)轉(zhuǎn)錄和翻譯后就會(huì)形成功能異常的蛋白質(zhì)和酶，引起細(xì)胞突變或癌變。

第三十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA損傷的生物學(xué)意義總之，DNA結(jié)構(gòu)的輻射損傷在細(xì)胞的致突，致癌機(jī)制中起著重要作用，與細(xì)胞死亡反老化等過程亦有密切關(guān)系。另外，細(xì)胞為了維護(hù)其生命和正常的機(jī)能活動(dòng)，通過多種途徑對各種類型的DNA損傷進(jìn)行修復(fù)，決定細(xì)胞命運(yùn)的不僅是損傷嚴(yán)重程度，其修復(fù)能力與修復(fù)機(jī)制亦十分重要。第三十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA損傷的生物學(xué)意義無錯(cuò)修復(fù)有利于細(xì)胞恢復(fù)其正常機(jī)能．而易錯(cuò)修復(fù)將導(dǎo)致基因突變。DNA損傷和修復(fù)的規(guī)律在腫瘤治療方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。例如、有選擇地加重腫瘤細(xì)胞的DNA損傷，抑制其修復(fù)，以增強(qiáng)其放療、化療和熱療的效果。第三十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日電離輻射可造成DNA結(jié)構(gòu)和功能損傷。由此而引起的一系列生物學(xué)后果不僅取決于DNA的損傷程度，而且還決定于其修復(fù)能力。許多研究工作均證實(shí)了DNA輻射損傷后修復(fù)過程的存在。早在1935年，Hollaender通過觀察大腸桿菌在紫外線照射后的存活情況，首次提出了修復(fù)的概念。DNA輻射損傷的修復(fù)第三十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日根據(jù)早期的研究工作，修復(fù)現(xiàn)象大體上可分為兩種情況。第一，將預(yù)定的照射劑量分次給予，生物效應(yīng)則明顯減輕。如用x射線分次照射中國倉鼠卵巢細(xì)胞，在4.87Gy照射后37℃保溫10h，再照5.05Gy，所得存活率明顯高于9.92Gy單次照射。表明在兩次照射間隔中細(xì)胞有所恢復(fù)。這種修復(fù)稱作亞致死損傷修復(fù)。DNA輻射損傷的修復(fù)第三十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二，在照射后改變細(xì)胞所處的狀態(tài)和環(huán)境．如延遲接種或給予不良的營養(yǎng)和環(huán)境條件，均能提高存活率。例如，大腸桿菌B/r在x射線照射后維持在18℃，小鼠淋巴白血病細(xì)胞L5178Y在x射線照射后以34°C處理，然后再以正常需要的溫度培養(yǎng)，其存活率都比照后直接正常培養(yǎng)的明顯提高。這種修復(fù)稱作潛在致死性損傷修復(fù)。DNA輻射損傷的修復(fù)第四十頁，共七十八頁，2022年，8月28日1964年Setlow和Carrier首次從分子水平揭示DNA的輻射損傷修復(fù)。除了輻射損傷以外，許多物理和化學(xué)因子都能造成DNA損傷，并引起修復(fù)，即使在沒有外來損傷的條件下，生物體內(nèi)對自發(fā)損傷或復(fù)制錯(cuò)誤也不斷地進(jìn)行修復(fù)。DNA輻射損傷的修復(fù)第四十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日然而，在生物界所發(fā)現(xiàn)的能夠在損傷后進(jìn)行修復(fù)的生物分子為數(shù)很少。除了氨基酰tRNA及細(xì)菌的肽聚糖外，能進(jìn)行修復(fù)的生物大分子只有DNA。無疑．這與DNA在生命過程中的重要功能是分不開的。研究DNA修復(fù)將有助于深刻地理解生物在保存和傳遞遺傳信息中維持穩(wěn)定性的機(jī)制，了解突變與進(jìn)化的分子過程。DNA輻射損傷的修復(fù)第四十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日在放射生物學(xué)領(lǐng)域，對DNA修復(fù)的研究是一個(gè)重要的基礎(chǔ)問題，理論上的闡明將有助于放射醫(yī)學(xué)家和放射生物學(xué)家改進(jìn)輻射損傷的防治，提高腫瘤的放療效果，并且在探討輻射致突與致癌機(jī)制方面有重要意義。DNA輻射損傷的修復(fù)第四十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA損傷修復(fù)的不同類型DNA單鏈斷裂的修復(fù)DNA雙鏈斷裂的修復(fù)堿基損傷的修復(fù)DNA修復(fù)合成第四十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA的損傷修復(fù)機(jī)制一種類型的DNA損傷可涉及多種修復(fù)途徑，一種修復(fù)途徑也可用于處理多種類型的DNA損傷。在研究損傷修復(fù)機(jī)制時(shí)，多采用紫外線損傷模型，主要是由于紫外線造成的損傷類型比較單一，容易分析。電離輻射損傷的修復(fù)在許多方面與之相似，但也有不同之處，應(yīng)注意分辨。第四十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA的損傷修復(fù)機(jī)制回復(fù)修復(fù)切除修復(fù)excisionrepair重組修復(fù)RecombinationrepairSOS修復(fù)錯(cuò)配修復(fù)Mismatchrepair第四十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA單鏈斷裂的修復(fù)絕大多數(shù)正常細(xì)胞都能修復(fù)單鏈斷裂。例：用γ射線照射中國倉鼠卵巢細(xì)胞，保溫不同時(shí)間后測DNA單鏈斷裂修復(fù)的程度。第四十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日第四十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA單鏈斷裂的修復(fù)多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，DNA修復(fù)與時(shí)間呈指數(shù)關(guān)系，修復(fù)速度依賴于溫度。半修復(fù)期大致為10~40min，因細(xì)胞類型和溫度而異。一般1h內(nèi)DNA重接可達(dá)90%左右。第四十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA雙鏈斷裂的修復(fù)資料證明，哺乳動(dòng)物細(xì)胞大多數(shù)都能進(jìn)行此種修復(fù)，但需要適宜的代謝條件和時(shí)間。有人報(bào)道中國倉鼠卵巢細(xì)胞和小鼠骨髓細(xì)胞受γ射線照射后的雙鏈斷裂修復(fù)。用中性洗脫法顯示，在γ射線100Gy照射后，保溫30min，膜上DNA殘存量均增加20%左右，說明雙鏈斷裂得到了部分修復(fù)。第五十頁，共七十八頁，2022年，8月28日細(xì)胞受γ射線照射后保溫30min膜上DNA殘留率（%）不照射100Gy100Gy后保溫30minCHO細(xì)胞93.59±0.9753.52±2.4875.28±1.73小鼠骨髓細(xì)胞91.77±2.9747.38±2.6864.01±2.20第五十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA雙鏈斷裂的修復(fù)在研究雙鏈斷裂修復(fù)與細(xì)胞存活及染色體畸變的關(guān)系時(shí)，經(jīng)過計(jì)算和推導(dǎo)，Chadwick等人得出結(jié)論：延遲接種能提高細(xì)胞存活率是與DNA雙鏈斷裂的修復(fù)有關(guān)。也就是說，雙鏈斷裂的修復(fù)與潛在致死損傷的修復(fù)有直接的聯(lián)系。而在重接時(shí)如果發(fā)生倒易重組，則導(dǎo)致染色體重排。細(xì)胞的突變頻率也隨之增加。由此可見，照射后細(xì)胞中DNA雙鏈斷裂的修復(fù)是一個(gè)關(guān)系到細(xì)胞最終轉(zhuǎn)歸的極為重要的過程。第五十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日

堿基損傷的修復(fù)堿基的修復(fù)主要是紫外線引起的二聚體改變，受照射后經(jīng)過保溫，可以使二聚體減少，但損傷堿基只是部分修復(fù)。第五十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日

DNA修復(fù)合成細(xì)胞受紫外線、電離輻射和某些化學(xué)因子作用后，經(jīng)過一段時(shí)間保溫，可以觀察到一種DNA合成。這種合成不同于細(xì)胞增殖過程中的DNA復(fù)制，它的合成量相當(dāng)?shù)?，合成起始于損傷后即刻，隨時(shí)間延長而增加，但與細(xì)胞周期沒有關(guān)系，經(jīng)研究分析，確定這是一種修復(fù)合成，稱之為DNA期外合成或程序外DNA合成。第五十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日回復(fù)修復(fù)

定義：回復(fù)修復(fù)是細(xì)胞對DNA的某些損傷修復(fù)的一種簡單方式，在單一基因產(chǎn)物的催化下，一步反應(yīng)就可以完成。其機(jī)制包括酶學(xué)光復(fù)活修復(fù)、單鏈斷裂的重接和嘌呤的直接插入。第五十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日回復(fù)修復(fù)酶學(xué)光復(fù)活修復(fù)是修復(fù)DNA鏈上的嘧啶二聚體的一種最直接方式，也是最早發(fā)現(xiàn)的DNA修復(fù)方式。在上世紀(jì)40年代末就已報(bào)道，50年代末發(fā)現(xiàn)此過程是一個(gè)酶學(xué)催化過程，因?yàn)樾枰獾淖饔枚妹麨槊笇W(xué)光復(fù)活。催化此反應(yīng)的酶稱為光復(fù)活酶（photoreactivatingenzyme）或DNA光解酶。第五十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第五十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日回復(fù)修復(fù)該酶的作用過程分為三個(gè)步驟：①酶與DNA中的二聚體部位相結(jié)合；②吸收波長為260~380nm的近紫外光將酶激活，使二聚體解聚；③酶從DNA鏈上釋放，DNA恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)。酶學(xué)光復(fù)活修復(fù)主要是低等生物修復(fù)紫外線損傷的一種方式。對于高等生物細(xì)胞及人的組織細(xì)胞不是主要途徑。第五十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日回復(fù)修復(fù)DNA單鏈斷裂中有一部分是通過簡單的重接而修復(fù)的，只需要DNA連接酶（ligase）參加。也屬于直接回復(fù)。此酶在各類生物的各種細(xì)胞中普遍存在，修復(fù)反應(yīng)容易進(jìn)行。DNA鏈上的嘌呤堿基受到輻射損傷時(shí)，修復(fù)此類損傷需要特異性酶，即DNA嘌呤插入酶（insertase）。第五十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日回復(fù)修復(fù)上述幾種直接回復(fù)是修復(fù)最直接的方式，對細(xì)胞非常有利。因?yàn)樾迯?fù)所需要的酶比較單一，而且只有一步反應(yīng)，修復(fù)特異性高，較少發(fā)生錯(cuò)誤。但實(shí)際上，這種修復(fù)的例子比較局限。第六十頁，共七十八頁，2022年，8月28日切除修復(fù)切除修復(fù)：將損傷區(qū)域切除，然后用正確配對的完好的堿基來替代，是最普遍的方式?；静襟E：識別→切除→修補(bǔ)→再連接。三個(gè)特點(diǎn):準(zhǔn)確、無誤、正確修復(fù)。第六十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切除DNA聚合酶IDNA連接酶AP核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切開切除修復(fù)連接糖苷酶第六十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日切除修復(fù)識別：細(xì)胞內(nèi)存在一系列能識別受損傷堿基的酶和蛋白質(zhì)，有的只有識別能力，有的同時(shí)具有識別能力和切除能力。切除：堿基切除和核苷酸切除。前者只切除異常的堿基，后者被切除的不是單個(gè)的游離堿基，而是一段寡核苷酸，是細(xì)胞內(nèi)最為普遍的修復(fù)方式。第六十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日切除修復(fù)修補(bǔ)：DNA鏈中的損傷區(qū)域經(jīng)上述酶和蛋白切除后，留下一個(gè)或一大段空缺，需要DNA聚合酶來修補(bǔ)。連接：修補(bǔ)過程可以將空隙中的核苷酸全部補(bǔ)齊。完成最后一個(gè)磷酸二酯鍵的連接需要依靠DNA連接酶。第六十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日重組修復(fù)當(dāng)DNA雙鏈發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)需要另一種機(jī)理完成正確的修復(fù)。一種情況是兩條鏈同時(shí)受到損傷；另一種是單鏈損傷尚未修復(fù)發(fā)生了復(fù)制，造成對應(yīng)于損傷位置的新鏈缺乏正確模板，此時(shí)需要重組酶系將另一段未受損傷的雙鏈DNA移到損傷位置附近，提供正確的模板，進(jìn)行重組。DNA復(fù)制－重組－再合成第六十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日二聚體第六十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日recA蛋白缺口第六十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日雜合雙鏈雜合雙鏈第六十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日切割第六十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日重組修復(fù)遺傳信息有缺損的子代DNA分子通過遺傳重組的方式加以彌補(bǔ)，即從同源DNA的母鏈上將相應(yīng)核苷酸序列片段移至子鏈缺口處，然后用再合成的序列來補(bǔ)上母鏈的空缺。第七十頁，共七十八頁，2022年，8月28日DNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制