Page 272 - 第九版生物化学

第十 三 章 DNA 损伤和损伤修复 257

源重组修复和非同源末端连接重组修复 。 定 kky, 2 018
1. 同源重组修复 所谓的同源重组修复 (homologous recombination repa江），指的是参加重组的两

段双链 DNA 在相当长的范围内序列相同 (~200bp), 这样就能保证重组后生成的新区序列正确 。 大
肠杆菌同源重组的分子机制已比较清楚，起关键作用的是 RecA 蛋白，也被称作重组酶，它是一个由
352 个氨基酸组成的蛋白质 。 多个 RecA 单体在 DNA 上聚集，形成右手螺旋的核蛋白细丝，细丝中具
有深的螺旋凹槽，可以识别和容纳 DNA 链 。 在 ATP 存在的情况下， RecA 可与损伤的 DNA 单链区结
合，使 DNA 伸展，同时 RecA 可识别一段与受损 DNA 序列相同的姐妹链，并使之与受损 DNA 链并列
排列，交叉互补，并分别以结构正常的两条 DNA 链为模板重建损伤链 。 最后在其他酶的作用下，解开
交叉互补 ， 连接新合成的链，完成同源重组 。 同源重组生成的新片段具有很高的忠实性 。 有关酵母同
源重组的分子机制也已被研究揭示，与大肠杆菌的相似，详见图 13-6 。 在酵母的重组修复过 程中先后
有 Mre 、 Nbs 、 Rad50 、 Rad52 、 Rad51B 、 Rad51C 、 Rad51D 、 XRCC2 、 XRCC3 和 RPA 等相关蛋白质或酶参与 。

DNA 双链断裂损伤部位

5'3'5'3'
A 3'5'3'5'

' DNA末端加工

5'3'5'3'
B 3'5'3'5'

(§DJ DNA末端加工

5'3'5'3'
C 3'5'3'5'

Rad51B/Rad51 C/Rad5 l D 链交换
XRCC2/XRCC3

5' .一千 3' 3'
3' 5'
I
D 3' s'
X s,
5' I 3'
I

Er:::::~.~ 习: :::i:
i 新合成的DNA链连接，交叉分离
5'3'
3'5'

F 3'5'
5'3'

图 1 3-6 同源重组修复
(1) 由黑色与灰色线条组成的 DNA 双链为断裂损伤的 DNA 双链 。 (2) 由深蓝色与浅蓝色线条
组成的 DNA 双链为完好 DNA 双链，与断裂损伤的 DNA 双链序列同源 。 (3) 上图 D, 两个方向的
重组合成的 DNA 中，只有右侧的酶或相关蛋白质被标示出来 。 (4) 上图 E, 虚线条框所示的四条
DNA 单链的交叉互补中，灰色的 DNA 单链与浅蓝色的 DNA 单链互补，后者是前者合成的模版；
黑色的 DNA 单链与深蓝色的 DNA 单链互补，同样后者是前者合成的模版

2. 非同源末端连接的重组修复 非同源末端连接重组修复 (non-homologous end joining recombi- 硕

nation repair) 是哺乳动物细胞 DNA 双链断裂的一种修 复 方式，顾名思义，即两段 DNA 链的末端不需
要同源性就能相互替代连接 已 。 因此，非同源末端连接重组修复的 DNA 链的同源性不高，修复的
DNA 序列中可存在一定的差异。对千拥有巨大基因组的哺乳动物细胞来说，发生错误的位置可能并
不在必需基因上，这样依然可以维持受损细胞的存活 。 非同源末端连接重组修复中起关键作用的蛋
白质分子是 DNA 依赖的蛋白激酶 (DNA-dependent protein kinase, DNA-PK) , 是一种核内的丝氨酸／苏
氨酸蛋白激酶，由一个分子量 大约为 465kD 的催化亚基 (DNA-PKcs) 和一个能结合 DNA 游离端的杂
二聚体蛋白 Ku 组成 。 DNA-PKcs 的作用是介导 DNA-PK 的催化功能，而 Ku 蛋白可与双链 DNA 的断
端连接，促进双链断裂的重接 。