DNA损伤修复和基因突变

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七、大肠杆菌的挽回系统 挽回系统（retrieval system）也称“复制后
修复”（post-replication repair）因为它们在 复制后起作用，也称为“重组修复” （recombination-repair）。此系统在处理复 制含有损伤碱基模板后产生的子代二倍体 的缺陷中起作用。
二、直接（回复）修复
直接修复即简单地把损伤的碱基回复到原来 状态的修复，可分为以下几种：
1. O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶直接修复 通过从O6-甲基鸟嘌呤上把甲基直接转移到 酶的半胱氨酸残基上来直接回复DNA的损 伤。
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三、化学因素引起的DNA损伤
1.烷化剂对DNA的损伤
烷化剂是一类亲电子的化合物，极容易与 生物体内的有机物大分子的亲核位点起反 应烷化剂核DNA作用时，就可以将烷基加 到核酸的碱基上去。DNA链上的磷酸二酯 键被烷化则形成不稳定的磷酸三酯键，可 能在糖与磷酸间发生水解作用，导致DNA 链的断裂。
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二、物理因素引起的损伤
1. 紫外线引起的DNA损伤
紫外线（UV）照射引起的DNA损伤主要是形成 嘧啶二聚体。
2. 电离辐射引起的DNA损伤
电离辐射对DNA的损伤有直接效应和间接效应两 种途径。前者指辐射对DNA直接沉积能量，并引 起理化改变；后者是指电离辐射在DNA周围环境 的其它成分上沉积能量，而引起DNA分子的变化。 电离辐射的结果可以引起DNA的碱基损伤、链断 裂以及DNA的交联。
BER是维持DNA稳定的重要修复方式，其步 骤是N-糖苷键水解，从而切除发生变化的碱 基。碱基释放过程是由DNA糖苷酶催化的。
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2. 核苷酸切除修复（nucleotide excise repair, NER）
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2. 碱基类似物对DNA的损伤 碱基类似物是一类结构与碱基相似的人工
合成的化合物，它们进入细胞以后，便能 替代正常的碱基而掺入到DNA链中，干扰 了DNA的正常合成。最常见的碱基类似物 是5-溴尿嘧啶（5-BU）。
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第二节 DNA修复
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六、转录和修复
从目前的研究来看，修复发生于转录的整 个过程，如激活、起始和延伸都与修复有 关。在转录激活过程中，主要是AP-1和NFKB两种转录因子可能参与转录－偶联修复。 在转录起始过程中转录辅助因子TFII H也是 一种修复因子。转录的延伸过程中，转录 的序列修复比非转录的序列更迅速。
2. 光解酶复活 酶学光复活过程是修复UV导致的环丁烷嘧
啶二聚体的直接机制，这种修复具有高度 的专一性。
3. 单链断裂修复 DNA单链断裂是损伤的一种常见形式，可
以通过DNA连接酶的重接而修复。
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三、错配修复
错配修复可以纠正几乎所有的错配。此外 对于对于插入或删除引起的DNA遗传信息 的改变也有作用。
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八、SOS系统 许多损伤DNA或抑制大肠杆菌复制的手段
NER可以修复UV照射形成的嘧啶二聚体以 外，还能消除体内产生的各种嘌呤和嘧啶 加合物。NER的关键特征是对损伤的DNA 链的两端进行切割。
NER在已研究过的真核生物中都很相似， 说明其在进化过程中高度保守。
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为了保证遗传信息的高度稳定性，生物细 胞在进化过程中形成了一系列多步骤的修 复机制。
目前对DNA损伤和修复的研究还不多，仅 限于辐射－生物反应方面。
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一、切除修复
1. 碱基切除修复（base excise repair，BER）
BER可以去除因脱氨基或碱基丢失，无氧射线 辐射或内源性物质引起的环氮类的甲基化等 因素产生的DNA损伤。
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一、自发性损伤
1. 复制中的损伤
复制中的损伤指复制过程中碱基配对时发 生的误差再经过DNA聚合酶“校读”和单 链结合蛋白等综合因素作用下仍然存在的 DNA损伤。正常情况下，大肠杆菌复制过 程中的错配率为10－10左右。
影响复制过程诸因素中的某一环节出现问 题，错配率就会增高，如DNA本身功能和 底物的改变，二价阳离子的改变等。
错配修复是以底物链上的信息为模板进行 的，因此这个系统有区分底物链和新合成 链的机制，细胞通过识别DNA链的甲基化 状态来区分底物链和新合成的链。整个修 复过程可以分为识别、切除和修补等步骤。
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2. 碱基的自发性化学改变
这类损伤包括互变异构、碱基的脱氨基作 用、自发的脱嘌呤和脱嘧啶、以及细胞代 谢产物对DNA的损伤。例如，腺嘌呤的互 变异构体（A’）可以与胞嘧啶配对，模板链 上存在这些异构体的时候，子代链上就可 能发生错误，形成损伤。细胞呼吸的副产 物O2－和H2O2都能造成DNA的氧化损伤。
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四、交联修复 链间交联是由多种多样的致癌剂和化疗药物
等引起的。大肠杆菌和哺乳动物细胞内都存 在这种修复机制，但细节还不清楚。
五、双链断裂修复 双链断裂（DSB）发生在体细胞重组和转座
的生理条件下，也是电离辐射和氧化应激的 主要损伤形式。依赖DNA的蛋白激酶对哺乳 动物细胞中的双链断裂重接是必需的。