DNA损伤与修复

《DNA损伤与修复》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、DNA的損傷與修復DNA儲存著生物體賴以生存和繁衍的遺傳信息，因此維護DNA分子的完整性對細胞至關緊要。外界環境和生物體內部的因素都經常會導致DNA分子的損傷或改變，而且與RNA及蛋白質可以在細胞內大量合成不同，一般在一個原核細胞中只有一份DNA，在真核二倍體細胞中相同的DNA也只有一對，如果DNA的損傷或遺傳信息的改變不能更正，對體細胞就可能影響其功能或生存，對生殖細胞則可能影響到後代。所以在進化過程中生物細胞所獲得的修復DNA損傷的能力就顯得十分重要，也是生物能保持遺傳穩定性之所在。在細胞中能進行修復的生物大分子也就只有DNA，反映了DNA對生命的重要性。另一

2、方面，在生物進化中突變又是與遺傳相對立統一而普遍存在的現像，DNA分子的變化並不是全部都能被修復成原樣的，正因爲如此生物才會有變異、有進化。DNA損傷的原因（一）DNA分子的自發性損傷1、DNA複製中的錯誤以DNA爲模板按鹼基配對進行DNA複製是一個嚴格而精確的事件，但也不是完全不發生錯誤的。鹼基配對的錯誤頻率約爲10-1-10-2，在DNA複製酶的作用下鹼基錯誤配對頻率降到約10-5-6-10，複製過程中如有錯誤的核苷酸參入，DNA聚合酶還會暫停催化作用，以其3’-5’外切核酸酶的活性切除錯誤接上的核苷酸，然後再繼續正確的複製，這種校正作用廣泛存在於原核和真核的

3、DNA聚合酶中，可以說是對DNA複製錯誤的修復形式，從而保證了複製的準確性。但校正後的錯配率仍約在10-10左右，即每複製1010個核苷酸大概會有一個鹼基的錯誤。2、DNA的自發性化學變化生物體內DNA分子可以由於各種原因發生變化，至少有以下類型：鹼基的異構互變：DNA中的4種鹼基各自的異構體間都可以自發地相互變化（例如烯醇式與酮式鹼基間的互變），這種變化就會使鹼基配對間的氫鍵改變，可使腺嘌呤能配上胞嘧啶、胸腺嘧啶能配上鳥嘌呤等，如果這些配對發生在DNA複製時，就會造成子代DNA序列與親代DNA不同的錯誤性損傷。鹼基的脫氨基作用：鹼基的環外氨基有時會自發脫落，

4、從而胞嘧啶會變成尿嘧陳世明整理23啶、腺嘌呤會變成次黃嘌呤（H）、鳥嘌呤會變成黃嘌呤（X）等，遇到複製時，U與A配對、H和X都與C配對就會導致子代DNA序列的錯誤變化。胞嘧啶自發脫氨基的頻率約爲每個細胞每天190個。脫嘌呤與脫嘧啶：自發的水解可使嘌呤和嘧啶從DNA鏈的核糖磷酸骨架上脫落下來。一個哺乳類細胞在37℃條件下，20小時內DNA鏈上自發脫落的嘌呤約1,000個、嘧啶約500個；估計一個長壽命不複製繁殖的哺乳類細胞（如神經細胞）在整個生活期間自發脫嘌呤數約爲810，這占細胞DNA中總嘌呤數約3%。鹼基修飾與鏈斷裂：細胞呼吸的副産物O+、HO等會造成DNA

5、損傷，能産生胸22腺嘧啶乙二醇、羥甲基尿嘧啶等鹼基修飾物，還可能引起DNA單鏈斷裂等損傷，每個哺乳類細胞每天DNA單鏈斷裂發生的頻率約爲5萬次。此外，體內還可以發生DNA的甲基化，結構的其他變化等，這些損傷的積累可能導致老化。由此可見，如果細胞不具備高效率的修復系統，生物的突變率將大大提高。（二）物理因素引起的DNA損傷射線引起的DNA損傷是最引人注意的。1、紫外線引起的DNA損傷DNA分子損傷最早就是從研究紫外線的效應開始的。當DNA受到最易被其吸收波長（∼260nm）的紫外線照射時，主要是使同一條DNA鏈上相鄰的嘧啶以共價鍵連成二聚體，相鄰的兩個T、或兩個C、

6、或C與T間都可以環丁基環（cyclobutanering）連成二聚體，其中最容易形成的是TT二聚體.。DNA鏈上兩個胸線嘧啶殘基之間形成二聚體4人皮膚因受紫外線照射而形成二聚體的頻率可達每小時5x10/細胞，但只局限在皮膚中，因爲紫外線不能穿透皮膚。但微生物受紫外線照射後，就會影響其生存。紫外線照射還能引起DNA鏈斷裂等損傷。2、電離輻射引起的DNA損傷電離輻射損傷DNA有直接和間接的效應，直接效應是DNA直接吸收射線能量而遭損傷，間接效應是指DNA周圍其他分子（主要是水分子）吸收射線能量産生具有很高反應活性的自由基進而損傷DNA。電離輻射可導致DNA分子的多種變

7、化：陳世明整理24鹼基變化：主要是由OH-自由基引起，包括DNA鏈上的鹼基氧化修飾、過氧化物的形成、鹼基環的破壞和脫落等。一般嘧啶比嘌呤更敏感。脫氧核糖變化：脫氧核糖上的每個碳原子和羥基上的氫都能與OH-反應，導致脫氧核糖分解，最後會引起DNA鏈斷裂。DNA鏈斷裂：這是電離輻射引起的嚴重損傷事件，斷鏈數隨照射劑量而增加。射線的直接和間接作用都可能使脫氧核糖破壞或磷酸二酯鍵斷開而致DNA鏈斷裂。DNA雙股中一股斷裂稱單股斷裂（singlestrandbroken），DNA雙股在同一處或相近處斷裂稱爲雙股斷裂（doublestrandbroken）。雖然單斷發生

8、頻率爲雙斷