第三节 DNA损伤与修复

　　DNA复制的保真性是维持物种相对稳定的主要因素，而DNA复制时的错误是突变（mutation）发生的原因。突变是生物进化和细胞分化的分子基础。所以遗传的稳定性和突变的绝对性组成生物界对立统一的自然现象，使生物世界五彩缤纷。

　　一、DNA突变和损伤的概念

　　突变是指DNA分子碱基的改变或表型功能的异常变化。是通过复制而遗传给子代的永久性DNA序列的改变，逃脱或躲过细胞修复系统。DNA损伤通常指DNA序列可修复的变化（主要是DNA复制中一条链上经修复系统改正的变化）。

　　突变有自发和诱发两种，其表现是：只有基因型改变而无表型改变（DNA多态性和个体差异的基础）、表型改变（遗传病和遗传倾向性的病的原因）和致死性突变。在复制过程中自然发生的突变几率极低，约为10-9，而外界因素引起的诱变研究不断深入，其形式有：错配（点突变）、缺失、插入和倒位。

　　点突变指DNA分子上一个碱基的改变；缺失指一个碱基或一段核苷酸序列从DNA分子上消失；插入指一个或一段原来没有的核苷酸序列插入到DNA分子中间；倒位指DNA链内较大片段的重组（反置或内迁）。

　　物理因素多见于紫外线照射，引起DNA分子结构中出现嘧啶二聚体。化学因素主要有烷化剂、亚硝酸盐和抗生素及类似物。前两者引起DNA分子中碱基改变，后者能嵌入DNA双螺旋的碱基对之间，干扰和影响DNA的复制与转录。

　　二、DNA损伤的修复

　　DNA损伤和修复，是细胞内DNA复制中同时并存的两个过程。修复（repairing）是针对已发生的DNA损伤施行补救，可看作很小范围内的DNA合成。主要有光修复、切除修复、重组修复和SOS修复等。

　　1.光修复

　　从单细胞生物到鸟类都有光复合酶，可见光使该酶激活，并催化分解因紫外线照射而产生的嘧啶二聚体，使DNA损伤得以恢复。

　　2.切除修复

　　这是机体细胞内DNA损伤的主要修复方法。由特异的核酸内切酶、DNA-polＩ、DNA连接酶完成。其过程是：核酸内切酶水解核酸链内损伤部位的磷酸二酯键，造成一个缺口；DNA-polＩ在3′-OH端按碱基配对原则催化合成新的DNA片段，置换出的片段还由DNA-polＩ切除；DNA连接酶完成最后的修复。

　　着色性干皮病（xeroderma pigmentosis，XP）是一种人类遗传性皮肤病，DNA修复能力的缺陷可能是病因。患者对日光异常敏感，其皮肤受照射后，易诱发皮肤癌。

　　3.重组修复

　　当DNA分子损伤面较大，来不及修复就复制。其损伤部位失去模板作用，造成子链上的缺口，通过链间交换，可填补这缺口，而母链上的缺口由DNA-pol和DNA连接酶完成修复。原有的损伤部位还在，但随多次复制，损伤链所占比例减少。

　　4.SOS修复

　　当DNA损伤严重，细胞处在危急状态下的一种修复方式。这种修复反应特异性低，DNA保留的错误较多，会引起突变，但细胞尚可存活。