DNA双链断裂的修复机理

DNA双链断裂的修复机理
DNA双链断裂是一种极为普遍的DNA损伤类型，其发生可能源自于外界环境的辐射、化学物质等因素，也可能是由于细胞自身的生理代谢或DNA复制过程中的错误所引起的。

正确的修复和维护DNA完整性对细胞的生存和稳定至关重要。

本文将就DNA 双链断裂的修复机理进行探讨。

DNA双链断裂修复途径
在细胞内，处理DNA双链断裂的大致分为两个主要途径：非同源末端连接途径（Non-homologous end joining, NHEJ）和同源重组途径（Homologous recombination, HR）。

NHEJ是细胞对DNA 双链断裂修复的主要途径，其主要作用是通过将断裂末端直接黏合在一起修复断裂。

NHEJ是一种依赖于DNA依赖性蛋白激酶(Ku70/80)的修复途径，在一个蛋白质复合物（DNA-PKcs）的作用下，通过运用末端处理酶和DNA连接酶完成断裂末端的黏合。

而同源重组途径则是通过在另一个染色体或者同一染色体的相近位置寻找相同序列进行复制，从而达到修复断裂的目的。

其中的RAD51是一个关键蛋白，在细胞核内高丰度表达的同时也参与了DSB的HR修复。

在该修复途径中，制造出长度相同的DNA
分子（结构体）是关键，因为这样的结构体最大化地保留了受损DNA分子中的信息，从而允许DNA聚合酶在分子中找到缺失的
碱基并在正确的位置上将其安置。

DNA双链断裂修复的分工协作
虽然NHEJ和HR是处理DNA双链断裂的两个主要途径，但它们实际上非常相互依赖。

在细胞中，HR途径的反应通常需要更长
的时间来完成，所以我们发现在细胞处于G1期时，HR修复途径
通常是不可行的，但是在细胞处于S和G2期时，HR途径就相对
比较活跃。

就任何情况而言，细胞都将从NHEJ撤退，从而启动
HR途径。

细胞在双链断裂的修复过程中会产生多种信号调节途径，这些
信号可以使细胞感知到损伤的严重性、维持染色体元件的完整性、并在修复过程中保持信号的可视性。

其中最为著名的是ATM信号调节途径。

ATM蛋白激酶是这个途径的中心，它在细胞受到损伤
的时候被活化。

一旦活化，它会磷酸化相关的底物蛋白质并将它
们招募到所需要的位置。

取而代之的，我们还可以看到像Aurora B、SIRT6和PARP1等多种具有抗DNA双链损伤的修复或者信号传导功能的蛋白。

结论
DNA双链断裂是细胞生活中不可避免的，正确的修补机制可以维护细胞的DNA完整性，防止突变和癌症发生。

在细胞内，处理DNA双链断裂的大致分为两个主要途径：NHEJ和HR。

这些修复途径之间相互依存，但在细胞不同的周期或者时间状态下发达不同。

细胞同时利用多种信号调节途径维护DNA完整性，使双链修复得以顺畅进行。

基于这些机理，我们可以期待未来处理DNA损坏的方法应用范围的不断拓展。