脱氧核糖核酸修复

（DNA repair）某些环境因素所致 DNA 结构和功能损伤的细胞修复机制。

DNA 经常遭受损伤 一些物理化学因子，如紫外线、电离辐射或化学诱变剂能损伤 DNA 结构而引起突变。事实上，所有生物都处在能引起 DNA 结构化学变化的高能辐射环境中。紫外光照射细菌和阳光直射人的皮肤细胞能导致细胞 DNA 发生化学变化。人类周围有一电离辐射恒定区域，即宇宙射线和从天然放射性元素发射的射线。医疗上经受的 X 光检查和放射治疗亦是电离辐射的一种形式。紫外线和电离辐射造成的 DNA 损伤占非生物因素引起的DNA 总损伤的 10％。幸运的是，这种损伤的大部分可迅速通过特殊的酶机制被细胞修复。

紫外线所致的 DNA 损伤能被切除修复 用紫外线照射细菌能引起其DNA 一条链上毗邻的两个嘧啶共价连接成嘧啶二聚体，其中最常见的是胸腺嘧啶二聚体。二聚体的存在会妨碍 DNA 的复制。几种酶的连续作用能切除胸腺嘧啶二聚体并填补所造成的序列空隙。这些步骤包括：（1）紫外线或 UV- 内切核酸酶在胸腺嘧啶二聚体的 5＇侧切断受损伤的 DNA 链。（2）DNA 聚合酶 I 利用完整的 DNA 链为模板；在断口的 3＇端合成与模板链互补的 DNA 短片段。（3）DNA 聚合酶 I 的 5＇→3＇外切核酸酶活性切去含有胸腺嘧啶二聚体的寡核苷酸片段。（4）连接酶将新合成的 DNA 片段与原来的 DNA 链连在一起。人类皮肤细胞因阳光直射所产生的胸腺嘧啶二聚体也可用类似的方法切除修复。人类罕见的着色性干皮病可能就是因缺少 UV-内切核酸酶造成的。这种病人对阳光特别敏感，皮肤细胞异常增殖，并几乎总是发生皮肤癌。阳光中的紫外线部分可被玻璃或其他含有吸收紫外线化合物的制品过滤。

化学诱变剂所致 DNA 损伤的修复 DNA 亦常因环境中某些工业产物而遭受损伤。这些产物有时自身无害，但可能经细胞代谢后变成有害物质。化学诱变剂的结构多种多样，主要分 3 大类：脱氨剂，特别是亚硝酸（HNO2）或能代谢产生亚硝酸或亚硝酸盐的化合物；烷化剂和 DNA 中正常碱基的类似物。

图 2 紫外光损伤 DNA 的修复过程

（a）亚硝酸前体（b）烷化剂（c）碱基类似物

可改变 DNA 中嘌呤或嘧啶碱基结构的一些化学试剂

亚硝酸：亚硝酸是从如硝基胺这类有机前体以及亚硝酸盐和硝酸盐生成的。它是一种强有力的脱氨剂，能促使 DNA 中胞嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤残基脱氨。氨基的移去改变了碱基形成氢键的性质，造成错配。脱氨作用的产物

（尿嘧啶、次黄嘌呤和黄嘌呤残基）能被特定的酶识别和切除，再经 DNA 聚合酶Ⅰ和 DNA 连接酶的连续作用而修复。硝酸盐和亚硝酸盐用作肉类制品的防腐剂是否有害，仍有争议。其他亚硝酸的前体在工业中被广泛应用。

烷化剂：烷化剂能改变 DNA 的某些碱基，例如活性极大的二甲基硫酸盐能使 DNA 中鸟嘌呤残基甲基化，产生不能与胞嘧啶配对的 O-甲基鸟嘌呤。细菌和动物组织都含有专一地移去 O-甲基鸟嘌呤并代以鸟嘌呤的酶。以后经DNA 聚合酶 I 和 DNA 连接酶的连续作用，受损的 DNA 链得以修复。

碱基类似物：在 DNA 合成中，由于代替正常碱基引起错配而导致突变。已发现许多 DNA 修复机制的其他形式。但以上的例子已足以说明特定的

修复酶如何协助保持染色体的完整性。