DNA修復

DNA修復（DNA repairing）是細胞對DNA受損傷後的一種反應，這種反應可能使DNA結構恢復原樣，重新能執行它原來的功能；但有時並非能完全消除DNA的損傷，只是使細胞能夠耐受這DNA的損傷而能繼續生存。也許這未能完全修復而存留下來的損傷會在適合的條件下顯示出來（如細胞的癌變等），但如果細胞不具備這修復功能，就無法對付經常在發生的DNA損傷事件，就不能生存。所以研究DNA修復也是探索生命的一個重要方面，而且與軍事醫學、腫瘤學等密切相關。

基本介紹

• 中文名：DNA修復
• 外文名：DNA repairing
• 解釋：細胞對DNA受損傷後的一種反應
• 作用：使DNA結構恢復原樣

概述

對不同的DNA損傷，細胞可以有不同的修復反應。在哺乳動物細胞中發現了四個較為完善的DNA修復通路，分別是核苷酸切除修復、鹼基切除修復、重組修復和錯配修復。

錯配修復（mismatch repair, MMR）

錯配修復可校正DNA複製和重組過程中非同源染色體偶爾出現的DNA鹼基錯配，錯配的鹼基可被錯配修復酶識別後進行修復。

光修復

這是最早發現的DNA修複方式，是指細胞在酶的作用下，直接將損傷的DNA進行修復。修復是由細菌中的DNA光解酶（photolyase）完成，此酶能特異性識別紫外線造成的核酸鏈上相鄰嘧啶共價結合的二聚體，並與其結合，這步反應不需要光；結合後如受300-600nm波長的光照射，則此酶就被激活，將二聚體分解為兩個正常的嘧啶單體，然後酶從DNA鏈上釋放，DNA恢復正常結構。後來發現類似的修復酶廣泛存在於動植物中，人體細胞中也有發現。DNA光解酶可被可見光（300－600納米，400納米最有效）激活，分解由於紫外線照射而形成的嘧啶二聚體。此酶廣泛存在，但人體只存在於淋巴細胞和皮膚成纖維細胞，且是次要修複方式。

切除修復

（一）細胞內有多種特異的核酸內切酶，可識別DNA的損傷部位，在其附近將DNA單鏈切開，再由外切酶將損傷鏈切除，由聚合酶以完整鏈為模板進行修複合成，最後有連線酶封口。

（二）鹼基脫氨形成的尿嘧啶、黃嘌呤和次黃嘌呤可被專一的N-糖苷酶切除，然後用AP（apurinic/apyrimidinic，缺嘌呤或缺嘧啶）核酸內切酶打開磷酸二酯鍵，進行切除修復。DNA合成時消耗NADPH合成胸腺嘧啶，可與胞嘧啶脫氨形成的尿嘧啶相區別，提高複製的忠實性。RNA是不修復的，所以採用“廉價”的尿嘧啶。

（三）切除修復不需光照，也稱暗修復。大腸桿菌中有UvrABC系統，可切除修復嘧啶二聚體。人體缺乏相應系統則發生“著色性乾皮病”，皮膚乾燥，有色素沉著，易患皮膚癌。可加入T4內切酶治療。

單鏈斷裂的重接

DNA單鏈斷裂是常見的損傷，其中一部分可僅由DNA連線酶（ligase）參與而完全修復。此酶在各類生物各種細胞中都普遍存在，修復反應容易進行。但雙鏈斷裂缺幾乎不能修復。

鹼基的直接插入

DNA鏈上嘌呤的脫落造成無嘌呤位點，能被DNA嘌呤插入酶（insertase）識別結合，在K+存在的條件下，催化游離嘌呤或脫氧嘌呤核苷插入生成糖苷鍵，且催化插入的鹼基有高度專一性、與另一條鏈上的鹼基嚴格配對，使DNA完全恢復。

烷基的轉移

在細胞中發現有一種O6甲基鳥嘌呤甲基轉移酶，能直接將甲基從DNA鏈鳥嘌呤O6位上的甲基移到蛋白質的半胱氨酸殘基上而修復損傷的DNA。這個酶的修復能力並不很強，但在低劑量烷化劑作用下能誘導出此酶的修復活性。

重組修復

此過程也叫複製後修復。對於DNA雙鏈斷裂損傷，細胞必須利用雙鏈斷裂修復，即重組修復，通過與姐妹染色單體正常拷貝的同源重組來恢復正確的遺傳信息。人重組修復中原損傷沒有除去，但若干代後可逐漸稀釋，消除其影響。所需要的酶包括與重組及修複合成有關的酶，如重組蛋白A、B、C及DNA聚合酶、連線酶等。

誘導修復

DNA嚴重損傷能引起一系列複雜的誘導效應，稱為應急反應，包括修復效應、誘變效應、分裂抑制及溶原菌釋放噬菌體等。細胞癌變也可能與應急反應有關。應急反應誘導切除和重組修復酶系，還誘導產生缺乏校對功能的DNA聚合酶，加快修復，避免死亡，但提高了變異率。單鏈DNA誘導重組蛋白A，可水解Lex A蛋白，使一系列基因得到表達，如RecA、UvrABC、SOS修復所需的酶等，產生應急反應。應急反應可作為致癌物的簡易檢測方法。採用缺乏修復系統、膜透性高的E.coli突變株，並添加鼠肝勻漿液。

Ada蛋白

也叫適應性蛋白，可識別甲基化的DNA，將甲基轉移到自身的半胱氨酸上，不可逆，故稱“自殺修復”。可修復磷酸及鳥苷上的甲基。