河南师范大学生命科学学院

1、河南师范大学生命科学学院河南师范大学生命科学学院 卢龙斗卢龙斗 如果所有如果所有DNA损伤都不修复，细胞将很快死亡，损伤都不修复，细胞将很快死亡，这是因为致死突变的积累和依赖于这是因为致死突变的积累和依赖于DNA完整性的一些完整性的一些关键过程被抑制关键过程被抑制(这些过程包括复制和转录这些过程包括复制和转录)。细胞发。细胞发展了众多的机制来处理展了众多的机制来处理DNA损伤（胸腺嘧啶二聚体），损伤（胸腺嘧啶二聚体），这可被分为以下几类：这可被分为以下几类： 光复活（光复活（Photoreactivation）系统）系统 切除修复（切除修复（Exicision repair）系统）系统重组修复

2、系统重组修复系统(Recombination repair) /挽回系统（挽回系统（retrieval system）SOS修复系统修复系统嘧啶二聚体糖基酶修复系统嘧啶二聚体糖基酶修复系统一、一、光复活作用（光复活作用（photo reactivation）： Photoreactivation uses a white-light-dependent enzyme to split cyclobutane pyrimidine dimers formed by ultraviolet light. 在可见光的激活下，光修复酶结合于胸腺嘧啶二聚体在可见光的激活下，光修复酶结合于胸腺嘧啶二聚体处

3、，并催化解聚为单体的过程。处，并催化解聚为单体的过程。 不同的生物体利用不同的类似酶。不同的生物体利用不同的类似酶。经经UV照射后照射后的细菌等细胞如果暴露在可见光下时，存活数的细菌等细胞如果暴露在可见光下时，存活数显然大于在黑暗中培养的同一处理物。这是因显然大于在黑暗中培养的同一处理物。这是因为细胞中含有一种可见光激活的酶，称为细胞中含有一种可见光激活的酶，称光复合光复合酶酶。这种酶可与经。这种酶可与经UV照射过的的黑暗照射过的的黑暗中结合，如果经可见光激活便可将二聚体分开中结合，如果经可见光激活便可将二聚体分开来，同时酶脱离。来，同时酶脱离。 光复活过程已在细菌、酵母、原生动物、哺光复活过

4、程已在细菌、酵母、原生动物、哺乳动物乃至人类细胞中发现。乳动物乃至人类细胞中发现。二、切二、切除除修复修复（excision repair），），Excision repair describes a type of repair system in which one strand of DNA is directly excised and then replaced by resynthesis using the complementary strand as template. 由一个具识别功能的酶识别由一个具识别功能的酶识别DNA分子中损伤的或改变分子中损伤的或改变的碱基，随后伴随

5、包括损伤的碱基的碱基，随后伴随包括损伤的碱基 内的切除过程，再合内的切除过程，再合成新的成新的DNA片段以代替切除的部分。片段以代替切除的部分。 切除修复是一种多步骤的酶促反应过程：切除修复是一种多步骤的酶促反应过程： 1).内切酶在损伤位点的两侧同时切割内切酶在损伤位点的两侧同时切割 2).外切酶除去两个切口之间的核苷酸外切酶除去两个切口之间的核苷酸 3).DNA合成合成 4).连接酶连接接口连接酶连接接口三、三、重组修复（重组修复（recombination repair）：）：Recombination-repair is a mode of filling a gap in one s

6、trand of duplex DNA by retrieving a homologous single strand from another duplex.重组修复是在重组修复是在DNA复制的情况下进行的，所以又称复制复制的情况下进行的，所以又称复制后修复。后修复。 过程大致是：过程大致是： （）带有二聚体的单链仍可做为模板（）带有二聚体的单链仍可做为模板进行进行DNA复制，但是子代复制，但是子代DNA链中在与二聚链中在与二聚体对应的部位出现空隙。体对应的部位出现空隙。 （）有缺口的子代（）有缺口的子代DNA链与另一完整的母链链与另一完整的母链进行重组，空隙由母链来的片段弥补而将空隙进行

7、重组，空隙由母链来的片段弥补而将空隙转移给母链。转移给母链。 （）重组后，空缺已不再对着二聚体部位，（）重组后，空缺已不再对着二聚体部位，而是面对着另一正常的单链，此时在多而是面对着另一正常的单链，此时在多聚酶和连接酶作用下便可完成修复过程。聚酶和连接酶作用下便可完成修复过程。 这种重组修复并这种重组修复并没有从亲代中没有从亲代中除去二聚体，在以后除去二聚体，在以后的复制中还必须经过的复制中还必须经过重组修复的过程。但重组修复的过程。但是随着复制的继续，是随着复制的继续，损伤的链将在损伤的链将在群体中逐步群体中逐步“稀释稀释”。四、四、修复系统：修复系统：这是这是一种倾向于基因突变的修复过一种

8、倾向于基因突变的修复过程程，如果将经，如果将经UV照射的照射的噬菌体感染经噬菌体感染经UV轻度照射的轻度照射的E.coli可以看到噬菌体的存活数和突变型都比感染不经可以看到噬菌体的存活数和突变型都比感染不经UV照射的照射的E.coli为高。这一事实说明为高。这一事实说明经经UV轻度照射的轻度照射的E.coli细胞中出现一种对于噬菌体细胞中出现一种对于噬菌体DNA损伤修复的功能，可是损伤修复的功能，可是在修复的过程中却带来了基因突变。在修复的过程中却带来了基因突变。 这是一种带来差错的修复，认为是细菌对外界这是一种带来差错的修复，认为是细菌对外界环境的应急反应，故称修复系统环境的应急反应，故称修

9、复系统，也称，也称为为差错倾向修复（差错倾向修复（error prone repair）。 SOS修复系统也作用于细菌本身的修复系统也作用于细菌本身的DNA。DNA损伤修复的缺陷：损伤修复的缺陷：DNA损伤修复的缺陷将带来严重损伤修复的缺陷将带来严重的后果。可导致细胞的突变，甚至死亡。人的的后果。可导致细胞的突变，甚至死亡。人的DNA损伤损伤修复的缺陷也将带来多种疾病。如着色性干皮病（修复的缺陷也将带来多种疾病。如着色性干皮病（xeroderma pigmentosum,XP）是一种常染色体隐性遗传）是一种常染色体隐性遗传病（病（AR）。该病的病人是因为与）。该病的病人是因为与DNA损伤修复相关的基损伤修复相关的基因突变引起的，因突变引起的，90%的病人在的病人在20岁之前就已经发生了皮肤岁之前就已经发生了皮肤癌。癌。表表 DNA修复系统突变造成的人类疾病修复系统突变造成的人类疾病 症症 状状 突变类型突变类型 影响的修复系统影响的修复系统 癌变癌变及易感组织及易感组织 着色性干皮病着色性干皮病 点突变点突变 转录偶联修复转录偶联修复 UV诱诱导的皮肤癌导的皮肤癌 Trichothiodystrophy 点突变点突变 核苷酸切除修复核苷酸切除修复 细胞细胞凋亡凋