突变、DNA修复与重组

自发性DNA损伤(脱嘌呤与脱氨)

DNA常被想象成一座稳定的档案库,但在体温下、泡在水里,它其实正悄悄地自行解体——不需要辐射,也不需要化学物质。寻常的热扰动加上水性细胞环境本身,就足以一点点啃蚀它的化学结构。这种无端的衰变称为自发性DNA损伤,其中最常见的两种形式是脱嘌呤与脱氨。

脱嘌呤是碱基从骨架上脱落:把嘌呤(A或G)连到糖上的化学键因与水反应而悄然断裂,留下一个没有碱基的缺口——脱碱基位点——而骨架仍保持完整。仅靠这种方式,一个人类细胞每天就丢失数以千计的嘌呤。脱氨则是碱基失去一个氨基;典型例子是胞嘧啶变成尿嘧啶。这极其要紧,因为尿嘧啶像胸腺嘧啶一样配对,所以一个未被修复的脱氨胞嘧啶在下一轮复制中会被读作T——一个一触即发的C变T突变。

诚实的图景是:基因组无时无刻不在承受来自内部的、低强度的化学侵袭,每个细胞、每一天,仅仅因为它是一个在37度下的湿润分子。我们的基因之所以没有被熔成噪声,是因为修复系统在不知疲倦地修补它:碱基切除修复正是为揪出尿嘧啶、补上脱碱基位点而生。自发损伤也解释了为何胞嘧啶脱氨是突变的热点,以及为何稀有碱基5-甲基胞嘧啶——它脱氨后变成胸腺嘧啶,一个正常碱基、更难被标记为错误——是我们DNA中臭名昭著的突变弱点。

胞嘧啶脱氨变成尿嘧啶。由于细胞知道尿嘧啶不属于DNA,碱基切除修复能发现并移除它。但甲基胞嘧啶脱氨后变成胸腺嘧啶——一个合法的DNA碱基——于是错误被隐藏,使甲基化的C成为突变热点。

尿嘧啶因不属于DNA而暴露自己;来自甲基-C的胸腺嘧啶则混入其中、蒙混过关。

这正是为何DNA用胸腺嘧啶而RNA用尿嘧啶:把尿嘧啶排除在DNA之外,使修复酶可以把发现的任何尿嘧啶都当作脱氨胞嘧啶的证据加以修复。

又称
depurinationdeaminationspontaneous lesion脱嘌呤脱氨脱氨基