Page 274 - 第九版生物化学
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第十三章 DNA 损伤和损伤修复 259
合酶皿，在子链上以随机方式插入正确或错误的核昔酸使复制继续，越过损伤部位之后，这些新的 伐 kk y ,2018
DNA 聚合酶完成使命后从 DNA 链上脱离，再由原来的 DNA 聚合酶皿继续复制 。 因为诱导产生的这
些新的 DNA 聚合酶的活性低，识别碱基的精确度差，一般无校对功能，所以这种合成跨越损伤复制过
程的出错率会大大增加，是大肠杆菌 SOS 反应或 SOS 修复的一部分 。
在大肠杆菌等原核细胞中， SOS 修复反应是由 RecA 蛋白与 LexA 阻遏物的相互作用引发的，有近
30 个 SOS 相关基因编码蛋白质参与此修复反应 。 正常情况下， RecA 基因以及其他的 SOS 相关的可
诱导基因的上游，有一段共同的操纵序列 (5'-CTG-NlO-CAG-3') 被 LexA 阻遏蛋白所阻遏，只有低水平
的转录和翻译，产生少 量 的相应蛋白质 。 当 DNA 严重损伤时， RecA 蛋白表达，激活 LexA 的自水解酶
活性，当 LexA 阻遏蛋白因水解从 RecA 基因，以及 SOS 相关的可诱导基因的操纵序列上解离下来后，
一 系列受 LexA 阻遏的基因得以表达，参与 SOS 修复活动 。 完成修复后， LexA 阻遏蛋白重新容脱;'.'~os
相关的可诱导基因重新关闭（图 13-7) 。需 要指出的是， SOS 反应诱导的产物可参与重组修复、切除修
复和错配修复等修复过程。这种修复机制因海空紧急呼救信号 "SOS" 而得名。
此外，对于受损的 DNA 分子，除了启动上述诸多的修复途径，以修复损伤之外，细胞还可以通过
其他的途径将损伤的后果降至最低 。 例如，通过 DNA 损伤应激反应活化的细胞周期检查点机制，延
迟或阻断细胞周期进程，为损伤修复提供充足的时间，诱导修复基因转录翻译，加强损伤的修复 ， 使细
胞能够安全进入新 一 轮的细胞周期 。 与此同时，细胞还可以激活凋亡机制，诱导严重受损的细胞凋
亡 ，在整体上维持生物体基因组的稳定 。
第三节 DNA 损伤及其修复的意义
遗传物质稳定性的世代相传是维持物种稳定的主要因素。然而，如果遗传物质是绝对一成不变
的话 ， 自然界也就失去了进化的基础，也就不会有新的物种出现 。 因此，生物多样性依赖于 DNA 损伤
与损伤修复之间的良好的动态平衡 。
—、 DNA 损伤具有双重效应
一 般认为 DNA 损伤是有害的；然而，就损伤的结果而言， DNA 损伤具有双重效应， DNA 损伤是基
因突变的基础 。 通常， DNA 损伤通常有两种生物学后果 。 一是给 DNA 带来永久性的改变，即突变，可
能改变基因的编码序列或基因的调控序列 。 二是 DNA 的这些改变使得 DNA 不能用作复制和转录的
模板，使细胞的功能出现障碍，重则死亡。
从久远的生物史来看，进化是遗传物质不断突变的过程 。 可以说没有突变就没有如今的生物物
种的多样性 。 当然在短暂的某一段历史时期，我们往往无法看到一个物种的自然演变，只能见到长期
突变的累积结果，适者生存。因此突变是进化的分子基础。
DNA 突变可能只改变基因型，而不影响其表型，并表现出个体差异 。 目前，基因的多态性已被广
泛应用于亲子鉴定、个体识别，器官移植，以及疾病易感性分析等。 DNA 损伤若发生在与生命活动密
切相关的基因上，可能导致细胞，甚至是个体的死亡 。 人类常利用此性质杀死某些病原微生物 。
DNA 突变还是某些遗传性疾病的发病基础 。 有遗传倾向的疾病，如高血压和糖尿病，尤其是肿
瘤，均是多种基因与环境因素共同作用的结果 。
二、 DNA 损伤修复障碍与多种疾病相关
细胞中 DNA 损伤的生物学后果，主要取决于 DNA 损伤的程度和细胞的修复能力 。 如果损伤得 \?·':'~
不到及时正确的修复，就可能导致细胞功能的异常 。 DNA 碱基的损伤将可能导致遗传密码子的变
化，经转录和翻译产生功能异常的 RNA 与蛋白质，引起细胞功能的衰退 、 凋亡，甚至发生恶性转化 。
双链 DNA 的断裂可通过同源或非同源重组修复途径加以修复，但非同源重组修复的忠实性差，修复
