河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

第九章DNA損傷、修復(fù)河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院盧龍斗

如果所有DNA損傷都不修復(fù)，細(xì)胞將很快死亡，這是因?yàn)橹滤劳蛔兊姆e累和依賴于DNA完整性的一些關(guān)鍵過程被抑制(這些過程包括復(fù)制和轉(zhuǎn)錄)。細(xì)胞發(fā)展了眾多的機(jī)制來處理DNA損傷（胸腺嘧啶二聚體），這可被分為以下幾類：

光復(fù)活（Photoreactivation）系統(tǒng)切除修復(fù)（Exicisionrepair）系統(tǒng)重組修復(fù)系統(tǒng)(Recombinationrepair)/挽回系統(tǒng)（retrievalsystem）SOS修復(fù)系統(tǒng)嘧啶二聚體糖基酶修復(fù)系統(tǒng)一、光復(fù)活作用（photoreactivation）：Photoreactivationusesawhite-light-dependentenzymetosplitcyclobutanepyrimidinedimersformedbyultravioletlight.

在可見光的激活下，光修復(fù)酶結(jié)合于胸腺嘧啶二聚體處，并催化解聚為單體的過程。

不同的生物體利用不同的類似酶。經(jīng)UV照射后的細(xì)菌等細(xì)胞如果暴露在可見光下時(shí)，存活數(shù)顯然大于在黑暗中培養(yǎng)的同一處理物。這是因?yàn)榧?xì)胞中含有一種可見光激活的酶，稱光復(fù)合酶。這種酶可與經(jīng)UV照射過的ＤＮＡ的黑暗中結(jié)合，如果經(jīng)可見光激活便可將二聚體分開來，同時(shí)酶脫離ＤＮＡ。光復(fù)活過程已在細(xì)菌、酵母、原生動(dòng)物、哺乳動(dòng)物乃至人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。二、切除修復(fù)（excisionrepair），ExcisionrepairdescribesatypeofrepairsysteminwhichonestrandofDNAisdirectlyexcisedandthenreplacedbyresynthesisusingthecomplementarystrandastemplate.

由一個(gè)具識(shí)別功能的酶識(shí)別DNA分子中損傷的或改變的堿基，隨后伴隨包括損傷的堿基內(nèi)的切除過程，再合成新的DNA片段以代替切除的部分。

切除修復(fù)是一種多步驟的酶促反應(yīng)過程：1).內(nèi)切酶在損傷位點(diǎn)的兩側(cè)同時(shí)切割2).外切酶除去兩個(gè)切口之間的核苷酸3).DNA合成4).連接酶連接接口三、重組修復(fù)（recombinationrepair）：Recombination-repairisamodeoffillingagapinonestrandofduplexDNAbyretrievingahomologoussinglestrandfromanotherduplex.重組修復(fù)是在DNA復(fù)制的情況下進(jìn)行的，所以又稱復(fù)制后修復(fù)。過程大致是：（１）帶有二聚體的ＤＮＡ單鏈仍可做為模板進(jìn)行DNA復(fù)制，但是子代DNA鏈中在與二聚體對(duì)應(yīng)的部位出現(xiàn)空隙。（２）有缺口的子代DNA鏈與另一完整的母鏈進(jìn)行重組，空隙由母鏈來的片段彌補(bǔ)而將空隙轉(zhuǎn)移給母鏈。（３）重組后，空缺已不再對(duì)著二聚體部位，而是面對(duì)著另一正常的單鏈，此時(shí)在ＤＮＡ多聚酶和連接酶作用下便可完成修復(fù)過程。

這種重組修復(fù)并沒有從親代ＤＮＡ中除去二聚體，在以后的復(fù)制中還必須經(jīng)過重組修復(fù)的過程。但是隨著復(fù)制的繼續(xù)，損傷的ＤＮＡ鏈將在群體中逐步“稀釋”。四、ＳＯＳ修復(fù)系統(tǒng)：這是一種傾向于基因突變的修復(fù)過程，如果將經(jīng)UV照射的λ噬菌體感染經(jīng)UV輕度照射的E.coli可以看到噬菌體的存活數(shù)和突變型都比感染不經(jīng)UV照射的E.coli為高。這一事實(shí)說明經(jīng)UV輕度照射的E.coli細(xì)胞中出現(xiàn)一種對(duì)于噬菌體DNA損傷修復(fù)的功能，可是在修復(fù)的過程中卻帶來了基因突變。這是一種帶來差錯(cuò)的修復(fù)，認(rèn)為是細(xì)菌對(duì)外界環(huán)境的應(yīng)急反應(yīng)，故稱ＳＯＳ修復(fù)系統(tǒng)，也稱為差錯(cuò)傾向修復(fù)（errorpronerepair）。SOS修復(fù)系統(tǒng)也作用于細(xì)菌本身的DNA。DNA損傷修復(fù)的缺陷：DNA損傷修復(fù)的缺陷將帶來嚴(yán)重的后果。可導(dǎo)致細(xì)胞的突變，甚至死亡。人的DNA損傷修復(fù)的缺陷也將帶來多種疾病。如著色性干皮?。▁erodermapigmentosum,XP）是一種常染色體隱性遺傳病（AR）。該病的病人是因?yàn)榕cDNA損傷修復(fù)相關(guān)的基因突變引起的，90%的病人在20歲之前就已經(jīng)發(fā)生了皮膚癌。表DNA修復(fù)系統(tǒng)突變?cè)斐傻娜祟惣膊?/p>

癥狀突變類型影響的修復(fù)系統(tǒng)癌變及易感組織著色性干皮病點(diǎn)突變轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)UV誘導(dǎo)的皮膚癌Trichothiodystrophy點(diǎn)突變核苷酸切除修復(fù)細(xì)胞凋亡Axiatelangiectasia染色體異常雙鏈斷裂修復(fù)淋巴瘤Nijme