DNA Damage and Repair

畜產四 杜佩玲 906113

大綱

前言 DNA damage 之種類 DNA repair 之種類 討論 參考文獻

前言

早期生命開始時，地球表面並無臭氧層，所以紫外線直接照射在地球表面，生物演化的結果，能適應紫外線照射的才能生存，也就是能修補紫外線傷害的才得以生存下去。

DNA Damage

a.single base changes

1.Deamination

2.Replication error

b.structural distortions

1.Ultraviolet irradiation

2.Alkylation

3.Depurination

a.single base changes ：一個鹼基改變，結果不能與另一股 DNA 產生氫健1.Deamination

C 會自動去氨變成 U ，U-G 被置換成 C-G ，而無法形成氫建。

2.Replication error

C 因複製錯誤轉為 A ，嘌呤配對無法產生氫健，同時也使結構扭曲。

b.structural distortions：結構上扭曲1.Ultraviolet irradiati

on

經紫外光照射，使 A與 T 之間的氫建變弱，變成 T 與 T 之間的鍵結，使同股相鄰的T 間產生 T-T 二聚體，而 DNA 合成遇此二聚體時會停止。

2.Alkylation( 鹼性化 )

烷化劑可提供甲基 (-CH3) 加到 DNA 鹼基上。

3.Depurination連接鹼基與五碳糖間的共價漸變弱，容易折斷變成缺鹼基，即去嘌呤。

DNA repair

Direct repair Excision repair

☆Mismatch repair Recombination repair

☆SOS system

Direct repair

Photoreactivation( 光反應修補 )

光反應酶與 T-T- 二聚體結合，經可見光照射，光活化酶使之打斷 T-T- 二聚體的鍵結，隨後光反應酶被釋放，並產生正常 DNA 。

Methyl transferase( 甲基轉化酶 )

DNA 在不適當處發生甲基化，可藉由該酶去除甲基。

Excision repair

將一段受傷的 DNA切除，然後再合成一段新的 DNA ，為一多步驟的酶反應。

Mismatch repair

當 DNA 複製時，放入了錯誤的鹼基，在校讀時又未被去除時，可經由 Mismatch repair的酶偵測出來，將其中一股切出，並加以修補。

Recombination repair

☆ 有時受損的 DNA 未被切除，為了使其影響降至最低， DNA 於複製時會越過受損區域進行複製。

☆ 經重組修補，原本受損的 DNA 仍然存在，但新生成的 DNA 都是正常的，之後細胞分裂也可製出正常的 DNA 來。

☆ 可能優點為不會浪費時間， 切割修補 (Excision repair) 可能需要數小時，而重組修補可讓負傷的 DNA 於細胞中仍可照常進行分裂。

SOS system

☆SOS 修補是當細胞很臨急時，才誘導出來的系統；屬於錯誤傾向修補，容易出錯。在該系統中 DNA 複製不是很嚴格，遇到受損區域仍繼續進行，鹼基可能隨便放或不放，如此一來新合成的 DNA 容易造成錯誤產生突變。

☆ 好死不如賴活著SOS 修補是易出錯的，但細胞在突變與死亡之

間選擇，選擇突變至少還有存活的機會。

討論

TYPE OF DAMAGE events/cell/day % of total daily damage

Single-strand break 120,000 50.9

N7-MethylGuanine 84,000 35.6

Depurination 24,000 10.2

Oxidized DNA 2,880 1.2

Depyrimidation 1,320 0.5

Cytosine deamination 360 0.2

Double-strand breaks 9 0.01

討論

與 DNA 修補有關的人類遺傳疾病： 著色性乾皮病 (Xeroderma pigmentosum)基因突變無法切除修補，無法去除 T-T 二聚體 布倫氏症候群 (Bloom’s syndrome)缺乏 DNA 接合酶，不能修補斷裂的 DNA ，與

重組修補有關。 遺傳性大腸癌 (Hereditary nonpolyposis colon

cancer ； HNPCC)缺乏配對錯誤修補之機制

討論

生物經由演化，產生一種有效的能力，來修補受傷或錯誤的 DNA ，使該物種能經多代保持優良血統；但這項修補的能力並非完美無缺，也就是說有時修補的過程中，也會有錯誤產生，造成生物某種程度上的突變，久而久之，促進了生物的演化。

參考文獻

Gene VII, Chapter 14, Oxford University Press

現代遺傳學 , 第二十章 , 藝軒出版