DNA損傷與修復(注意區分!!)

2021-02-22 生物化學考研

DNA突變是指個別dNMP（脫氧單磷酸核苷）殘基以至片段DNA在結構、複製或表型功能的異常變化，也稱為DNA損傷。

DNA損傷修復(repair of DNA damage)在多種酶的作用下，生物細胞內的DNA分子受到損傷以後恢復結構的現象。

DNA損傷修復的研究有助於了解基因突變的機制，衰老和癌變的原因，還可應用於環境致癌因子的檢測。

某些物理化學因子，如紫外線、電離輻射和化學誘變劑等，都能引起生物突變和致死。因為它們均能作用於 DNA，造成其結構和功能的破壞。但細胞內具有一系列起修復作用的酶系統，可以除去 DNA 上的損傷，恢復 DNA 的正常雙螺旋結構。目前已經知道有四種修復系統：光復活，切除修復，重組修復和誘導修復。後三種機制不需要光照，因此又稱為暗修復。

1．光復活

光復活的機制是可見光（最有效波長為 400nm 左右）激活了光復活酶，它能分解由於紫外線照射而形成的嘧啶二聚體。光復活作用是一種高度專一的修複方式。

2．切除修復

又稱為複製前修復。所謂切除修復，即是在一系列酶的作用下，將 DNA 分子中受損傷部分切除掉，並以完整的那一條鏈為模板，合成出切去的部分，然後使 DNA 恢復正常結構的過程。這是比較普遍的一種修復機制，它對多種損傷均能起修復作用。參與切除修復的酶主要有：特異的核酸內切酶、外切酶、聚合酶和連接酶。

3．重組修復

遺傳信息有缺損的子代 DNA 分子可通過遺傳重組而加以彌補，即從完整的母鏈上將相應核苷酸序列片段移至子鏈缺口處，然後用再合成的序列來補上母鏈的空缺。此過程稱為重組修復，因為發生在複製之後，又稱為複製後修復。參與重組修復的酶系統包括與重組有關的主要酶類以及修複合成的酶類。重組基因rec A 編碼的蛋白質，具有交換 DNA 鏈的活力。rec A 蛋白被認為在 DNA 重組和重組修復中均起著關鍵的作用。rec B 和 rec C 基因分別編碼核酸外切酶 V 的兩個亞基，該酶亦為重組和重組修復所必需。修複合成時需要 DNA 聚合酶和連接酶。

（1）複製

含有TT或其他結構損傷的DNA仍然可以正常的進行複製，但當複製到損傷部位時，子代DNA鏈中與損傷部位相對應的位置出現切口，新合成的子鏈比未損傷的DNA鏈要短。

（2）重組

完整的母鏈與有缺口的子鏈重組，缺口由母鏈來的核苷酸片段彌補。

（3）再合成

重組後母鏈中的缺口通過DNA多聚酶的作用合成核酸片段，然後由連接酶使新片段與舊鏈連接，至此重組修復完成。

重組修復並沒有從親代DNA中去除二聚體。當第二次複製時，留在母鏈中的二聚體仍使複製不能正常進行，複製經過損傷部位時所產生的切口，仍舊要用同樣的重組過程來彌補，隨著DNA複製的繼續，若干代以後，雖然二聚體始終沒有除去，但損傷的DNA鏈逐漸「稀釋」，最後無損於正常生理功能，損傷也就得到了修復。

4．誘導修復

許多能造成 DNA 損傷或抑制複製的處理均能引起一系列複雜的誘導效應，稱為應急反應（SOS response）。SOS 反應包括誘導出現的 DNA 損傷修復效應、誘變效應、細胞分裂的抑制以及溶原性細菌釋放噬菌體等等。

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    本文系生物谷原創編譯，歡迎分享，轉載須授權！
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