细胞对DNA损伤的修复系统主要包括以下几种类型,这些机制共同维持基因组稳定性:
一、直接修复(Direct Repair)
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光复活修复
通过光复活酶在可见光照射下直接拆解紫外线引起的嘧啶二聚体,恢复DNA双链结构。
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烷基化损伤修复
特殊酶类(如O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶)直接移除DNA上的烷基修饰,防止错误配对。
二、切除修复(Excision Repair)
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碱基切除修复(BER)
糖苷酶识别并切除受损碱基,形成无碱基位点(AP位点),随后通过AP内切酶切割、DNA聚合酶填补和DNA连接酶封口完成修复。
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核苷酸切除修复(NER)
核苷酸内切酶切除包含损伤的寡核苷酸片段,DNA聚合酶以健康链为模板合成新序列,最后由连接酶封闭缺口。
三、错配修复(Mismatch Repair)
在DNA复制过程中,错配修复系统识别碱基配对错误(如嘌呤与嘧啶错配),通过切除错误碱基、DNA聚合酶修复和连接酶封口完成校正。
四、重组修复(Recombination Repair)
当DNA双链断裂或严重损伤时,重组修复系统通过同源重组或非同源末端连接(NHEJ)跳过损伤区域,利用健康DNA模板完成修复。
五、应急反应修复(SOS Repair)
在严重DNA损伤(如紫外线过量照射、化学物质污染)时启动,涉及SOS蛋白激活、DNA聚合酶γ依赖的修复和基因组重组,但修复效率较低且可能引发基因突变。
补充说明
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DNA聚合酶的校对功能 :属于复制过程中的校对修复,可纠正复制错误,但不属于独立的损伤修复系统。
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其他机制 :如泛素-蛋白酶体系统(Proteasome)可降解异常蛋白质,间接参与DNA损伤相关代谢,但不直接修复DNA损伤。
这些修复系统通过不同途径协同工作,确保基因组在面对各种损伤时仍能保持稳定性和功能完整性。