DNA分子修復(fù)機(jī)制

1、 2015 2015年諾貝爾獲獎(jiǎng)年諾貝爾獲獎(jiǎng):DNA:DNA損傷修復(fù)損傷修復(fù)得主：Tomas Lindahl，Yaul Modrich和Aziz sancar 展示者：工物61 翁俊 本次展示借鑒引用了中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào)上的相關(guān)文獻(xiàn)，借用部分網(wǎng)絡(luò)圖片，在此表示感謝1.光修復(fù) 光修復(fù)(light repairing)是最早發(fā)現(xiàn)的DNA修復(fù)方式.人們發(fā)現(xiàn)細(xì)菌在紫外照射下會生長阻滯，而可見光可以激活細(xì)胞從生長阻滯中恢復(fù)。 細(xì)菌中的光解酶(photolyase)能特異性識別并結(jié)合紫外線造成的相鄰嘧啶形成的二聚體，這一步不需要光的存在. 在光照情況下，光解酶被激活，將嘧啶聚體分解成兩個(gè)嚓陡單體，

2、光解酶從DNA雙鏈上釋放出來，DNA恢復(fù)正常的結(jié)構(gòu) 。 Sancar-鑒定出光解酶有兩個(gè)發(fā)色團(tuán).光解酶可以從光子吸收來的能量轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，產(chǎn)生自由基，解開嘧啶聚體.哺乳動(dòng)物細(xì)胞中也有光解酶的同源基因，主要與設(shè)定晝夜節(jié)律有關(guān).DNA修復(fù)機(jī)制有多種，由于篇幅限制，這里主要介紹4種：光修復(fù)、錯(cuò)配修復(fù)、堿基切除修復(fù)、DNA雙鏈斷裂修復(fù)光修復(fù)的過程是通過在波長范圍為320370mm的可見光中，二聚體可直接恢復(fù)成原來的樣子實(shí)現(xiàn)的。催化光復(fù)活反應(yīng)的酶叫做光裂合酶（photolyase），它是由phr基因編碼的。此酶可被光的光子所激活，結(jié)合在二聚體上，剪切二聚體的部分。由于在所有被研究過的生物中都發(fā)現(xiàn)了這種酶

3、，因此它可能是一種普遍性的酶，它的功能是沿著雙螺旋“清掃道路”，尋找由胸苷二聚體產(chǎn)生的凸出部分。由于TT很少，所以光裂合酶顯的非常有效。若有64個(gè)二聚體就難以奏效。過程圖示如右2.錯(cuò)配修復(fù) 在含有錯(cuò)配堿基的DNA分子中，使正常核苷酸序列恢復(fù)的修復(fù)方式；主要用來糾正DNA雙螺旋上錯(cuò)配的堿基對，還能修復(fù)一些因復(fù)制打滑而產(chǎn)生的小于4nt的核苷酸插入或缺失。 MMR的過程需要區(qū)分母鏈和子鏈，做到只切除子鏈上錯(cuò)誤的核苷酸，而不會切除母鏈上本來就正常的核苷酸。 修復(fù)的過程是：識別出正確的鏈，切除掉不正確的部分，然后通過DNA聚合酶和DNA連接酶的作用，合成正確配對的雙鏈DNA。3，堿基切除修復(fù) 堿基切除修

4、復(fù)(base excision repair, BER)主要用于修補(bǔ)微小的堿基損傷，這些損傷并不嚴(yán)重影響DNA雙螺旋結(jié)構(gòu).損傷的發(fā)生是由體內(nèi)自發(fā)的生物化學(xué)反應(yīng)或體外環(huán)境(化學(xué)物質(zhì)、輻射和細(xì)胞抑制劑等)造成的。主要體現(xiàn)形式是堿基的去氨基化、氧化或甲基化。 BER主要分為兩大步驟:第一是DNA糖基化酶特異性識別損傷部位并切除堿基，第二步則是切除核昔酸、末端處理從而完成修復(fù)。兩大步驟又細(xì)分為幾個(gè)主要的小步 BER修復(fù)的步驟簡單，但是機(jī)制復(fù)雜，主要決定因素是細(xì)胞的生理狀態(tài)以及DNA糖基化酶的種類 4.DNA雙鏈斷裂修復(fù)(1)DNA雙鏈斷裂（DNA double strand breaks，DSBs）是

5、最嚴(yán)重的DNA損傷，是細(xì)胞內(nèi)多種類型的DNA損傷中最危險(xiǎn)的一種,如不及時(shí)修復(fù)會引起染色體畸變(2)DNA雙鏈斷裂產(chǎn)生的原因很多，分為體外和體內(nèi)兩種因素.體外的電離輻射(包括X射線和丫射線)和化療中使用的類放射性藥物博來霉素極易導(dǎo)致?lián)p傷，這些刺激導(dǎo)致體內(nèi)氧自由基的產(chǎn)生從而引起DNA鏈的磷酸二酷鍵斷裂;體內(nèi)代謝產(chǎn)物活性氧簇重排以及DNA復(fù)制也會引起雙鏈斷裂(3)哺乳動(dòng)物可以通過同源重組和非同源末端連接等方式修復(fù)DNA雙鏈斷裂 . HR是酵母細(xì)胞的DNA雙鏈斷裂主要修復(fù)方式,哺乳動(dòng)物也可通過微同源介導(dǎo)的非同源末端連接修復(fù)以及單鏈退火修復(fù)進(jìn)行DNA雙鏈斷裂的修復(fù). 需要同源的DNA新復(fù)制的姐妹染色單體作為修復(fù)的模板來進(jìn)行精確的修復(fù).同源重組修復(fù)分為3大步驟:(l)斷裂位點(diǎn)的加工處理;(2)合成鏈的侵入;(3) Holliday交叉的形成和解離; HR的起始是MRN復(fù)合體(MRE11 /Rad50/NBS1 complex)識別和結(jié)合在雙鏈斷裂的區(qū)域 第二步，眾多RPA蛋白結(jié)合到加工過的單鏈上，促進(jìn)DNA鏈侵入過程.同源重組修復(fù)的關(guān)鍵是Rad51蛋白依賴性的DNA鏈侵入.Rad51與細(xì)菌RecA具有同源性，并有DNA依賴性的ATPase活性.單鏈DNA能夠通過Rad51竟?fàn)幋罅拷Y(jié)合在DNA鏈上的RPA蛋白，替換3端的RPA蛋白，從而形成存在于Rad51蛋白中的單鏈DNA的核蛋白細(xì)絲(n