SOS修复

“SOS”是国际上通用的紧急呼救信号。SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式,修复结果只是能维持基因组的完整性,提高细胞的生成率,但留下的错误较多,故又称为错误倾向修复(errorprone repair),使细胞有较高的突变率。当DNA两条链的损伤邻近时,损伤不能被切除修复或重组修复,这时在核酸内切酶、外切酶的作用下造成损伤处的DNA链空缺,再由损伤诱导产生的一整套的特殊DNA聚合酶桽OS修复酶类,催化空缺部位DNA的合成,这时补上去的核苷酸几乎是随机的,但仍然保持了DNA双链的完整性,使细胞得以生存。但这种修复带给细胞很高的突变率。

应该说目前对真核细胞的DNA修复的反应类型、参与修复的酶类和修复机制了解还不多,但DNA损伤修复与突变、寿命、衰老、肿瘤发生、辐射效应、某些毒物的作用都有密切的关系。人类遗传性疾病已发现4000多种,其中不少与DNA修复缺陷有关,这些DNA修复缺陷的细胞表现出对辐射和致癌剂的敏感性增加。例如着色性干皮病(xeroderma pigmentosum)就是第一个发现的DNA修复缺陷性遗传病,患者皮肤和眼睛对太阳光特别是紫外线十分敏感,身体暴光部位的皮肤干燥脱屑、色素沉着、容易发生溃疡、皮肤癌发病率高,常伴有神经系统障碍,智力低下等,病人的细胞对嘧啶二聚体和烷基化的清除能力降低。

小结

环境和生物体内的因素都经常会使DNA的结构发生改变。DNA的复制会发生碱基的配对错误;体内DNA会有自发性结构变化,包括DNA链上的碱基异构互变、脱氨基、碱基修饰、DNA链上的碱基脱落等。外界射线的照射等物理因素,烷化剂、碱基类似物、修饰剂等化学因素都能损伤DNA的结构,变化包括有相邻嘧啶共价二聚体的形成、碱基、脱氧核糖和磷酸基团的烷基化和其它修饰、碱基脱落、DNA单链断裂、双链断裂、DNA链内交联、链间交联、DNA与周围的蛋白质交连等。最后能导致DNA的点突变、DNA核苷酸的缺失、插入或转位、DNA链的断裂等,结果可能影响生物细胞的功能和遗传特性,这些改变可能会导致细胞死亡、也有机会使细胞获得新的功能或进化,也可能细胞只有DNA结构的遗传性改变而没有表型变化,视DNA结构变化的部位、类型和范围不同而异。

生物在进化过程中获得的DNA修复功能,对生物的生存和维持遗传的稳定性是至关重要的。对有些DNA的损伤,细胞能将其完全修复到原样,如可将嘧啶二聚体切开、DNA单链断裂可重新连接、碱基缺失可再配对插入、加成的烷基可以移除、一条链上的碱基或核苷酸的错误可以切除并依赖互补链作模板而复制重新修复等。对DNA较严重的损伤,细胞可采取重组修复、SOS修复等方式进行反应,以期提高细胞的存活率,但不能完全消除DNA的损伤,会带给细胞较高的突变率。

DNA的损伤和修复与遗传、突变、寿命、衰老、辐射效应、肿瘤发生、某些毒剂的作用、以及某些遗传性疾病等有密切的关系。目前对DNA损伤修复的认识还不透彻。