突變、DNA修復與重組
自發性DNA損傷(脫嘌呤與脫氨)
DNA常被想像成一座穩定的檔案庫,但在體溫下、泡在水裡,它其實正悄悄地自行解體——不需要輻射,也不需要化學物質。尋常的熱擾動加上水性細胞環境本身,就足以一點點啃蝕它的化學結構。這種無端的衰變稱為自發性DNA損傷,其中最常見的兩種形式是脫嘌呤與脫氨。
脫嘌呤是鹼基從骨架上脫落:把嘌呤(A或G)連到糖上的化學鍵因與水反應而悄然斷裂,留下一個沒有鹼基的缺口——脫鹼基位點——而骨架仍保持完整。僅靠這種方式,一個人類細胞每天就丟失數以千計的嘌呤。脫氨則是鹼基失去一個氨基;典型例子是胞嘧啶變成尿嘧啶。這極其要緊,因為尿嘧啶像胸腺嘧啶一樣配對,所以一個未被修復的脫氨胞嘧啶在下一輪複製中會被讀作T——一個一觸即發的C變T突變。
誠實的圖景是:基因組無時無刻不在承受來自內部的、低強度的化學侵襲,每個細胞、每一天,僅僅因為它是一個在37度下的濕潤分子。我們的基因之所以沒有被熔成噪聲,是因為修復系統在不知疲倦地修補它:鹼基切除修復正是為揪出尿嘧啶、補上脫鹼基位點而生。自發損傷也解釋了為何胞嘧啶脫氨是突變的熱點,以及為何稀有鹼基5-甲基胞嘧啶——它脫氨後變成胸腺嘧啶,一個正常鹼基、更難被標記為錯誤——是我們DNA中臭名昭著的突變弱點。
胞嘧啶脫氨變成尿嘧啶。由於細胞知道尿嘧啶不屬於DNA,鹼基切除修復能發現並移除它。但甲基胞嘧啶脫氨後變成胸腺嘧啶——一個合法的DNA鹼基——於是錯誤被隱藏,使甲基化的C成為突變熱點。
尿嘧啶因不屬於DNA而暴露自己;來自甲基-C的胸腺嘧啶則混入其中、矇混過關。
這正是為何DNA用胸腺嘧啶而RNA用尿嘧啶:把尿嘧啶排除在DNA之外,使修復酶可以把發現的任何尿嘧啶都當作脫氨胞嘧啶的證據加以修復。
又稱
另見