DNA 複製與修復

DNA修復(DNA repair)

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想像一座圖書館不僅收藏書籍,還不停地檢查它們:管理員在書架間巡視,尋找弄髒的書頁、撕裂的書角和抄寫錯誤,然後小心地一一修好。DNA時刻受到攻擊——來自陽光、化學物質、日常的新陳代謝,以及複製中的疏漏——所以細胞運行著一整套修復系統,巡查基因組、找出損傷、加以修補。沒有這套日常維護,錯誤會迅速堆積。

兩個重要的修復系統體現了總的邏輯。錯配修復在複製剛結束後行動:如果DNA聚合酶及其校對功能雙雙漏掉了一個錯配的鹼基,錯配修復就檢測到由此產生的鼓包,辨認出哪條是新合成的(因而是錯的)鏈,把錯誤切除,再讓聚合酶正確地填回去。切除修復處理的是受損的鹼基本身——比如被紫外線或化學物質扭曲的鹼基。細胞把受損的那段剪掉(在鹼基切除修復中是單個壞鹼基;在核苷酸切除修復中是一個體積較大損傷周圍的一小片),然後聚合酶以未受損的對面那條鏈為模板填補缺口,連接酶封合。未受損的互補鏈是關鍵:它總能提供一個正確的模板,從中照抄出正確答案。

DNA修復之所以重要,是因為它在一生的複製與損傷中維持著基因組的穩定;它把突變率壓低到遠超單靠校對所能達到的程度。它的失靈後果嚴重:修復基因的遺傳缺陷會導致對陽光極度敏感、或癌症風險急劇升高的疾病,而修復能力受損是許多腫瘤的標誌。一個常見的誤解是認為DNA一旦受損就直接丟失、或總會突變;事實上大多數損傷都被抓住並修好,只有在修復失敗或不堪重負時才會留下永久的突變。

患有遺傳病著色性乾皮病(xeroderma pigmentosum)的人無法對紫外線損傷進行核苷酸切除修復,所以哪怕輕微地曬太陽也會造成成千上萬個未修復的損傷,並帶來極高的皮膚癌發病率。這生動地說明了,日常的修復每一天究竟在多大程度上保護著我們。

修復系統利用完好的互補鏈來恢復正確的序列。

大多數修復依賴未受損的對面鏈作模板;如果兩條鏈在同一處都斷裂或受損,修復就會困難得多,也更容易出錯。

又稱
mismatch repairexcision repairDNA损伤修复错配修复切除修复