DNA的损伤（突变）与修复

一、引发DNA损伤的因素

1.物理因素

      常见紫外线、电离辐射等。

2.化学因素

      通常为化学诱变剂或致癌剂。

3.自发因素

     如碱基发生水解脱落、脱氨基等。

4.生物因素

     如逆转录病毒等。

二、DNA损伤的类型

1．碱基损伤与糖基破坏：

引发因素：亚硝酸盐、羟自由基、氧化性物质、紫外线等

2．碱基错配：

碱基类似物的参入和碱基修饰剂的作用可改变碱基性质，导致错配。

3．DNA链发生断裂：

电离辐射导致DNA损伤的主要类型。

4．DNA的共价交联

  DNA链间交联、DNA链内交联、DNA-蛋白质交联。

插入或缺失突变称为移码突变，使合成的蛋白质分子结构与功能发生改变，称框移突变。

例如：

镰刀形红细胞贫血

三、DNA损伤的修复

1．DNA的损伤（DNAdamage）

复制过程中发生的DNA突变称为DNA损伤。许多因素都能造成DNA分子结构的损伤，如电离辐射、紫外线、烷化剂、氧化剂等。一种因素可能造成多种类型的损伤，一种类型的损伤也可能来自不同因素的作用。常见的损伤方式有：①由一种嘧啶变成另一种嘧啶，或一种嘌呤变成另一种嘌呤，称为转换（transition）。例如C氧化脱氨成为U；A氧化脱氨成为I。②原为嘧啶突变后换成嘌呤，或原为嘌呤换成嘧啶，称为颠换（transversion）。转换和颠换只引起DNA局部的改变，而DNA其它部分的结构不受影响，故称为点突变（point mutation）.③丢失或插入一个或一段核苷酸，可能使下游DNA的编码发生改变，此称为移码突变（frame shift mutation）或框移突变。④链内或链间发生共价结合，如紫外线能使DNA分子中同一条链相邻嘧啶碱基之间形成二聚体，最易形成的是T^T，其次是C^T和C^C二聚体。从而影响了DNA的双螺旋结构，进一步阻碍了DNA的复制。

    2．DNA损伤的修复

2.1光修复（lightrepairing） 生物体内有一种光修复酶（photolyase），被光激活后能利用光所提供的能量使紫外线照射引起的嘧啶二聚体分开，恢复原来的两个核苷酸，称为光修复。 

2.2切除修复（excissionrepairing）是最主要的修复方式。通过一种特殊的内切核酸酶切除DNA分子中的损伤部分，同时以另一条完整的DNA链为模板，由DNApolI催化填补被切除部分的空隙，再由DNA连接酶封口，使DNA恢复正常的结构。

2.3重组修复（recombinationrepairing）当DNA分子的损伤面较大，还来不及修复就进行复制时，可利用重组过程进行修复。随着多次复制及重组修复，损伤链所占比例越来越少，不影响细胞的正常功能。重组修复的酶有多种，其中最重要的RecA蛋白。

2.4SOS修复（SOSrepairing）是一种应急修复机制，当DNA分子受到严重损伤时，细胞处于危险状态，正常修复机制均已被抑制，此时只能进行SOS方式的修复。这种修复的机制是：DNA受到严重损伤时，recA蛋白的蛋白酶活性被活化，使得LexA蛋白被水解。LexA蛋白是一种抑制蛋白，抑制与SOS修复有关基因的（recA基因，UurABC基因以及其它SOS基因）的表达，当它被水解后，这些基因的抑制被解除，于是SOS修复酶系大量表达。