DNA突变与损伤修复

DNA突变与损伤修复

一、DNA突变概念

DNA突变是指个别dNMP（脱氧单磷酸核苷）残基以至片段DNA在结构、复制或表型功能的异常变化，也称为DNA损伤。

DNA存储着生物体赖以生存和繁衍的遗传信息，因此维护DNA分子的完整性对细胞至关紧要。外界环境和生物体内部的因素都经常会导致DNA分子的损伤或改变，而且与RNA及蛋白质可以在细胞内大量合成不同，一般在一个原核细胞中只有一份DNA，在真核二倍体细胞中相同的DNA也只有一对，如果DNA的损伤或遗传信息的改变不能更正，对体细胞就可能影响其功能或生存，对生殖细胞则可能影响到后代。所以在进化过程中生物细胞所获得的修复DNA损伤的能力就显得十分重要，也是生物能保持遗传稳定性之所在。在细胞中能进行修复的生物大分子也就只有DNA，反映了DNA对生命的重要性。另一方面，在生物进化中突变又是与遗传相对立统一而普遍存在的现象，DNA分子的变化并不是全部都能被修复成原样的，正因为如此生物才会有变异、有进化。

二、DNA突变主要形式

1、自发性损伤

2、物理因素引起的损伤

3、化学因素引起的损伤DNA的损伤修复

三、DNA损伤修复机制

DNA损伤修复(repair of DNA damage)在多种酶的作用下，生物细胞内的DNA分子受到损伤以后恢复结构的现象。 DNA损伤修复的研究有助于了解基因突变的机制，衰老和癌变的原因，还可应用于环境致癌因子的检测。

1、光复活修复机制

紫外线可造成彼此相邻的嘧啶碱基形成二聚体（嘧啶二聚体会减弱了双链之间氢键作用，引起了DNA变形。如果生物体内修复系统失灵，则细胞走向死亡），该二聚体可被一种光裂解酶打开，恢复到正常碱基状态。

2、切除修复

（1）切除修复：切除修复是在DNA内切酶，DNA外切酶，DNA连接酶等共同作用下，将DNA分子受损伤部分切除，并以完整的一条链为模板，合成切除的部分使DNA恢复到正常结构的过程。

（2）DNA糖苷酶修复及AP核酸酶修复途径：自然状态下，DNA双链上的碱基特别是鸟嘌呤可发生自然脱落（37℃，20h一个哺乳动物细胞可自发脱鸟嘌呤10000个）若经诱变损伤更多。经糖苷酶作用产生大量AP位点（即无嘌呤或无嘧啶位点），AP核酸内切酶可识别细胞内AP位点，切开AP位点附近DNA链，然

后在DNA外切酶、DNA聚合酶和DNA连接酶作用下完成修复。

3、错配修复

错配修复系统（DNA mismatch repair system,MMR）在DNA重组过程中对于杂种DNA错配碱基的修复和由此产生的基因转换发挥一定作用。

参与错配修复的蛋白主要有两种功能：区分两条链和进行修复过程。

发生错配后，若新合成的链被修复，基因编码信息可得到恢复，若模板链被修复，突变则被固定。

Dam甲基化酶可使DNA的GATC序列中A的6号位上N甲基化。复制后DNA 在半分钟内位半甲基化的GATC序列，一旦发现错配基因，立即切除，再以甲基化的连为模板复制。

4、重组修复系统

重组修复（recombinational repair)为一种复制后修复，此过程必须依赖重组后的过程，原DNA损伤可能永远从在于子代细胞病遗传下去，也可能被其他机制修复。

在某些情况下没有互补链可以利用，如DNA复制过程时两条链已经分开后发生DNA损伤，采用重组修复。

5、SOS修复

又称紧急修复或差错倾向性修复，是细胞的DNA受到大规模损伤，严重影响其生存，在其他修复难以见效的情况下，被诱发出的一种高效修复系统，以损失一定的保真性，可以修复其他修复系统难以完成的修复DNA损伤，但保真性较差，是一种差错倾向性修复。

可以看成是生物体为了维持其生命延续，不得已采取的以牺牲遗传物质忠实性为代价的“保命”措施。