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DNA损伤的修复方式有,高等真核生物DNA损伤的修复方式

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DNA损伤的修复方式有

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  光复活

  又称光逆转。

  这是在可见光(波长3000~6000埃)照射下由光复活酶识别并作用于二聚体,利用光所提供的能量使环丁酰环打开而完成的修复过程。

  光复活酶已在细菌、酵母菌、原生动物、藻类、蛙、鸟类、哺乳动物中的有袋类和高等哺乳类及人类的淋巴细胞和皮肤成纤维细胞中发现。

  这种修复功能虽然普遍存在,但主要是低等生物的一种修复方式,随着生物的进化,它所起的作用也随之削弱。

  光复活过程并不是PR酶吸收可见光,而是PR酶先与DNA链上的胸腺嘧啶二聚体结合成复合物,这种复合物以某种方式吸收可见光,并利用光能切断胸腺嘧啶二聚体间的C-C键,胸腺嘧啶二聚体变成单体,PR酶就从DNA上解离下来。

  切除修复

  又称切补修复。

  最初在大肠杆菌中发现,包括一系列复杂的酶促DNA修补复制过程,主要有以下几个阶段:核酸内切酶识别DNA损伤部位,并在5'端作一切口,再在外切酶的作用下从5'端到3'端方向切除损伤;然后在DNA多聚酶的作用下以损伤处相对应的互补链为模板合成新的DNA单链片断以填补切除后留下的空隙;最后再在连接酶的作用下将新合成的单链片断与原有的单链以磷酸二酯链相接而完成修复过程。

  切除修复并不限于修复嘧啶二聚体,也可以修复化学物等引起的其他类型的损伤。

  从切除的对象来看,切除修复又可以分为碱基切除修复和核苷酸切除修复两类。

  碱基切除修复是先由糖基酶识别和去除损伤的碱基,在DNA单链上形成无嘌呤或无嘧啶的空位,这种空缺的碱基位置可以通过两个途径来填补:一是在插入酶的作用下以正确的碱基插入到空缺的位置上;二是在核酸内切酶的催化下在空位的5'端切开DNA链,从而触发上述一系列切除修复过程。

  对于各种不同类型的碱基损伤都有特异的糖基酶加以识别。

  不同的核酸内切酶对于不同类型损伤的识别也具有相对的特异性。

  切除修复功能广泛存在于原核生物和真核生物中,也是人类的主要修复方式,啮齿动物(如仓鼠、小鼠)先天缺乏切除修复的功能。

  1978年美国学者J.L.马克斯发现真核生物与原核生物间由于染色质结构不同,切除修复的过程也不相同。

  真核生物的DNA分子不象原核生物那样是裸露的,而是缠绕在组蛋白上形成串珠状的核小体结构。

  真核生物中的嘧啶二聚体的切除分两个阶段:快速切除期,约需2~3小时,主要切除未与组蛋白结合的DNA部分的损伤;缓慢切除期,至少要持续35小时而且需要有某种控制因子去识别这种损伤,使DNA受损部分从核小体中暴露出来,然后经过一系列步骤完成切除修复,然后修复的DNA分子再缠绕在组蛋白上重新形成核小体。

  重组修复

  重组修复从DNA分子的半保留复制开始,在嘧啶二聚体相对应的位置上因复制不能正常进行而出现空缺,在大肠杆菌中已经证实这一DNA损伤诱导产生了重组蛋白,在重组蛋白的作用下母链和子链发生重组,重组后原来母链中的缺口可以通过DNA多聚酶的作用,以对侧子链为模板合成单链DNA片断来填补,最后也同样地在连接酶的作用下以磷酸二脂键连接新旧链而完成修复过程。

  重组修复也是啮齿动物主要的修复方式。

  重组修复与切除修复的最大区别在于前者不须立即从亲代的DNA分子中去除受损伤的部分,却能保证DNA复制继续进行。

  原母链中遗留的损伤部分,可以在下一个细胞周期中再以切除修复方式去完成修复。

  重组修复的主要步骤有:

  1.复制

  含有TT或其他结构损伤的DNA仍然可以正常的进行复制,但当复制到损伤部位时,子代DNA链中与损伤部位相对应的位置出现切口,新合成的子链比未损伤的DNA链要短。

  2.重组

  完整的母链与有缺口的子链重组,缺口由母链来的核苷酸片段弥补。

  3.再合成

  重组后母链中的缺口通过DNA多聚酶的作用合成核酸片段,然后由连接酶使新片段与旧链连接,至此重组修复完成。

  重组修复并没有从亲代DNA中去除二聚体。

  当第二次复制时,留在母链中的二聚体仍使复制不能正常进行,复制经过损伤部位时所产生的切口,仍旧要用同样的重组过程来弥补,随着DNA复制的继续,若干代以后,虽然二聚体始终没有除去,但损伤的DNA链逐渐稀释,最后无损于正常生理功能,损伤也就得到了修复。

DNA修复到底分几类?各类作用过程如何?

  DNA修复分为核苷酸切除修复、碱基切除修复、重组修复和错配修复四种。

  对不同的DNA损伤,细胞可以有不同的修复反应。

  在哺乳动物细胞中发现了四个较为完善的DNA修复通路,分别是核苷酸切除修复、碱基切除修复、重组修复和错配修复。

  1、重组修复

  此过程也叫复制后修复。

  对于DNA双链断裂损伤,细胞必须利用双链断裂修复,即重组修复,通过与姐妹染色单体正常拷贝的同源重组来恢复正确的遗传信息。

  人重组修复中原损伤没有除去,但若干代后可逐渐稀释,消除其影响。

  所需要的酶包括与重组及修复合成有关的酶,如重组蛋白A、B、C及DNA聚合酶、连接酶等。

  2、诱导修复

  DNA严重损伤能引起一系列复杂的诱导效应,称为应急反应,包括修复效应、诱变效应、分裂抑制及溶原菌释放噬菌体等。

  细胞癌变也可能与应急反应有关。

  应急反应诱导切除和重组修复酶系,还诱导产生缺乏校对功能的DNA聚合酶,加快修复,避免死亡,但提高了变异率。

  单链DNA诱导重组蛋白A,可水解Lex A蛋白,使一系列基因得到表达,如RecA、UvrABC、SOS修复所需的酶等,产生应急反应。

  应急反应可作为致癌物的简易检测方法。

  采用缺乏修复系统、膜透性高的E.coli突变株,并添加鼠肝匀浆液。

  3、错配修复(mismatch repair, MMR)

  错配修复可校正DNA复制和重组过程中非同源染色体偶尔出现的DNA碱基错配,错配的碱基可被错配修复酶识别后进行修复。

  4、核苷酸切除修复:通过切除-修复内切酶使DNA损伤消除的修复方法。

  一般是切除损伤区,然后在DNA聚合酶的作用下,以露出的单链为模板合成新的互补链,最后用连接酶将缺口连接起来。

  形成胸腺嘧啶二聚体会引起DNA双螺旋结构的变形,这样的损伤也可以通过核苷酸切除系统修复。

  修复系统中的主要酶ABC切除核酸酶。

  扩展资料

  切除修复的几种情况:

  (一)细胞内有多种特异的核酸内切酶,可识别DNA的损伤部位,在其附近将DNA单链切开,再由外切酶将损伤链切除,由聚合酶以完整链为模板进行修复合成,最后有连接酶封口。

  (二)碱基脱氨形成的尿嘧啶、黄嘌呤和次黄嘌呤可被专一的N-糖苷酶切除,然后用AP(apurinic/apyrimidinic,缺嘌呤或缺嘧啶)核酸内切酶打开磷酸二酯键,进行切除修复。

  DNA合成时消耗NADPH合成胸腺嘧啶,可与胞嘧啶脱氨形成的尿嘧啶相区别,提高复制的忠实性。

  RNA是不修复的,所以采用廉价的尿嘧啶。

  (三)切除修复不需光照,也称暗修复。

  大肠杆菌中有UvrABC系统,可切除修复嘧啶二聚体。

  人体缺乏相应系统则发生着色性干皮病,皮肤干燥,有色素沉着,易患皮肤癌。

  可加入T4内切酶治疗。

  参考资料来源百度百科--DNA修复

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