DNA分子修复机制

1、 2015 2015年诺贝尔获奖年诺贝尔获奖:DNA:DNA损伤修复损伤修复得主：Tomas Lindahl，Yaul Modrich和Aziz sancar 展示者：工物61 翁俊 本次展示借鉴引用了中国生物化学与分子生物学报上的相关文献，借用部分网络图片，在此表示感谢1.光修复 光修复(light repairing)是最早发现的DNA修复方式.人们发现细菌在紫外照射下会生长阻滞，而可见光可以激活细胞从生长阻滞中恢复。 细菌中的光解酶(photolyase)能特异性识别并结合紫外线造成的相邻嘧啶形成的二聚体，这一步不需要光的存在. 在光照情况下，光解酶被激活，将嘧啶聚体分解成两个嚓陡单体，

2、光解酶从DNA双链上释放出来，DNA恢复正常的结构 。 Sancar-鉴定出光解酶有两个发色团.光解酶可以从光子吸收来的能量转换成化学能，产生自由基，解开嘧啶聚体.哺乳动物细胞中也有光解酶的同源基因，主要与设定昼夜节律有关.DNA修复机制有多种，由于篇幅限制，这里主要介绍4种：光修复、错配修复、碱基切除修复、DNA双链断裂修复光修复的过程是通过在波长范围为320370mm的可见光中，二聚体可直接恢复成原来的样子实现的。催化光复活反应的酶叫做光裂合酶（photolyase），它是由phr基因编码的。此酶可被光的光子所激活，结合在二聚体上，剪切二聚体的部分。由于在所有被研究过的生物中都发现了这种酶

3、，因此它可能是一种普遍性的酶，它的功能是沿着双螺旋“清扫道路”，寻找由胸苷二聚体产生的凸出部分。由于TT很少，所以光裂合酶显的非常有效。若有64个二聚体就难以奏效。过程图示如右2.错配修复 在含有错配碱基的DNA分子中，使正常核苷酸序列恢复的修复方式；主要用来纠正DNA双螺旋上错配的碱基对，还能修复一些因复制打滑而产生的小于4nt的核苷酸插入或缺失。 MMR的过程需要区分母链和子链，做到只切除子链上错误的核苷酸，而不会切除母链上本来就正常的核苷酸。 修复的过程是：识别出正确的链，切除掉不正确的部分，然后通过DNA聚合酶和DNA连接酶的作用，合成正确配对的双链DNA。3，碱基切除修复 碱基切除修

4、复(base excision repair, BER)主要用于修补微小的碱基损伤，这些损伤并不严重影响DNA双螺旋结构.损伤的发生是由体内自发的生物化学反应或体外环境(化学物质、辐射和细胞抑制剂等)造成的。主要体现形式是碱基的去氨基化、氧化或甲基化。 BER主要分为两大步骤:第一是DNA糖基化酶特异性识别损伤部位并切除碱基，第二步则是切除核昔酸、末端处理从而完成修复。两大步骤又细分为几个主要的小步 BER修复的步骤简单，但是机制复杂，主要决定因素是细胞的生理状态以及DNA糖基化酶的种类 4.DNA双链断裂修复(1)DNA双链断裂（DNA double strand breaks，DSBs）是

5、最严重的DNA损伤，是细胞内多种类型的DNA损伤中最危险的一种,如不及时修复会引起染色体畸变(2)DNA双链断裂产生的原因很多，分为体外和体内两种因素.体外的电离辐射(包括X射线和丫射线)和化疗中使用的类放射性药物博来霉素极易导致损伤，这些刺激导致体内氧自由基的产生从而引起DNA链的磷酸二酷键断裂;体内代谢产物活性氧簇重排以及DNA复制也会引起双链断裂(3)哺乳动物可以通过同源重组和非同源末端连接等方式修复DNA双链断裂 . HR是酵母细胞的DNA双链断裂主要修复方式,哺乳动物也可通过微同源介导的非同源末端连接修复以及单链退火修复进行DNA双链断裂的修复. 需要同源的DNA新复制的姐妹染色单体作为修复的模板来进行精确的修复.同源重组修复分为3大步骤:(l)断裂位点的加工处理;(2)合成链的侵入;(3) Holliday交叉的形成和解离; HR的起始是MRN复合体(MRE11 /Rad50/NBS1 complex)识别和结合在双链断裂的区域 第二步，众多RPA蛋白结合到加工过的单链上，促进DNA链侵入过程.同源重组修复的关键是Rad51蛋白依赖性的DNA链侵入.Rad51与细菌RecA具有同源性，并有DNA依赖性的ATPase活性.单链DNA能够通过Rad51竟争大量结合在DNA链上的RPA蛋白，替换3端的RPA蛋白，从而形成存在于Rad51蛋白中的单链DNA的核蛋白细丝(n