Rad51蛋白在受損DNA修復行動中起到了關鍵作用，它在細胞內(nèi)始終處于待命狀態(tài)。工作時，Rad51蛋白的分子沿著受損或斷裂的DNA組成一條條長長的細絲，幫助增強DNA螺旋結(jié)構(gòu)同時將螺旋結(jié)構(gòu)與細胞染色體第二副本的片段對齊，而染色體的第二副本猶如重組的模板。因為Rad51蛋白受到與乳腺癌相關基因BRCA2的控制，所以人們推測該蛋白在抑制乳腺癌方面具有相應的作用。此外，人體和細菌受損DNA修復過程中另一個令人注目的不同點是當DNA修復完成后，Rad51蛋白不會自然離開DNA，相反它需要被逐出。

DNA修復缺陷會引起一系列疾病，如著色性干皮病、科凱恩氏綜合癥、白血病、乳腺癌和遺傳性非息肉癥結(jié)腸癌（一種常見的結(jié)腸癌）。最近，華盛頓州立大學的科學家已鑒別出DNA修復過程中的一個關鍵步驟，這或可導致產(chǎn)生針對如著色性干皮病和一種常見結(jié)腸癌的遺傳性疾病的靶向基因療法。這些疾病就是由出錯的DNA修復系統(tǒng)所引起的。他們發(fā)現(xiàn)，當DNA受到損壞時，一種特異性蛋白質(zhì)首先被揭開，以允許DNA“修復隊”易于到達損壞發(fā)生地點。如果這種蛋白質(zhì)沒有被解開，那么到達損壞地點的入口就會被核染色體中基因和蛋白質(zhì)的緊湊結(jié)構(gòu)所阻止。這是詳細解釋這種DNA修復過程如何發(fā)生在核染色體中的首次發(fā)現(xiàn)之一。研究人員利用發(fā)現(xiàn)的這種DNA修復方法，修復了像著色性干皮病（XP）這類缺乏性疾病。XP病人缺乏某種削減受損DNA的酶，因而會對UV光特別敏感，甚至熒光燈都會使這些病人的皮膚起泡。而他們的皮膚癌發(fā)病率也比正常人高2000倍。研究人員表示，該研究有望形成一種針對DNA修復缺陷引起疾病的靶向基因療法。而且，在未來，有DNA修復問題的人群或許也可被給予一種提高其修復酶活性的藥物。

DNA損傷修復(repair of DNA damage)在多種酶的作用下，生物細胞內(nèi)的DNA分子受到損傷以后恢復結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。 DNA損傷修復的研究有助于了解基因突變的機制，衰老和癌變的原因，還可應用于環(huán)境致癌因子的檢測。工作的方式樓上已經(jīng)說的很清楚。人體的DNA修復的實踐意義有：1.腫瘤各種原因引起的DNA損傷可以通過各種方式修復。如果修復功能有缺陷,DNA損傷就可能造成兩種結(jié)果：一是細胞死亡；二是發(fā)生基因突變,或進而惡性轉(zhuǎn)化為腫瘤細胞。先天性DNA修復缺陷疾病患者容易發(fā)生各種惡性腫瘤，例如人類的著色性干皮病患者的皮膚對陽光過度敏感, 照射后出現(xiàn)紅斑、水腫,繼而出現(xiàn)色素沉著、干燥、角化過度,結(jié)果可導致黑色素瘤、基底細胞癌、鱗狀上皮癌及棘狀上皮瘤的發(fā)生。通過細胞融合的研究表明具有不同臨床表現(xiàn)的該病患者有明顯的遺傳異質(zhì)性,可以分為A、B、C、D、E、F、G七個互補群及變種,A-G互補群表現(xiàn)為不同程度的核酸內(nèi)切酶缺乏引起的切除修復功能缺陷，變種的切除修復功能正常，但復制后修復的功能有缺陷。又如范可尼貧血臨床主要表現(xiàn)的特征如再生障礙性貧血、生長遲緩、易患白血病等是由于先天性鏈交聯(lián)等修復缺陷所致。其他如布盧姆氏綜合征和毛細血管擴張共濟失調(diào)患者都易患白血病和淋巴肉瘤，也是先天性DNA修復缺陷造成的。2.衰老從DNA修復功能的比較研究中發(fā)現(xiàn)壽命長的動物（象、牛等）修復功能較強；壽命短的動物 (倉鼠、小鼠、鼩鼱等)修復功能較弱。人的DNA修復功能也很強，但到一定年齡后逐漸減弱，同時突變細胞數(shù)也相應增加，所以老年人癌的發(fā)病率也比較高。檢測各年齡組正常人的染色體畸變率和 DNA修復功能證實了這一點。人類中常染色體隱性遺傳的早老癥和韋爾納氏綜合征患者一般早年死于心血管疾病或惡性腫瘤；患者的體細胞極易衰老,是研究老年病與DNA修復關系的很好模型。3.免疫DNA修復功能先天缺陷的病人的免疫系統(tǒng)也常是有缺陷的，主要是 T淋巴細胞功能的缺陷。隨著年齡的增長細胞中的DNA修復功能逐漸衰退,如果同時發(fā)生免疫監(jiān)視機能的障礙，便不能及時清除癌化的突變細胞,從而導致發(fā)生腫瘤。所以, 衰老、DNA修復、免疫和腫瘤四者是緊密關聯(lián)的。4.生化檢測DNA修復的研究已被應用于檢測各種化學致癌物。一般的方法是在體外傳代培養(yǎng)的正常人皮膚成纖維細胞或大鼠原代培養(yǎng)的肝細胞中加入被檢物,培養(yǎng)一定時間后再加入繼續(xù)培養(yǎng)，然后收集細胞作放射自顯影或液體閃爍的測試，如果參入量顯著增高，表明被檢物可疑為誘變劑或致癌劑。微生物培養(yǎng)的方法則更為簡便、迅速，例如可以用枯草桿菌重組功能發(fā)生缺陷的突變型來進行檢測，這些突變型由于喪失了重組功能而不能進行重組修復，因而更容易為許多誘變劑和致癌劑所殺傷致死。

基因修復技術主要依靠人工核酸酶(artificial nuclease enzymes)這種工具，這種核酸酶能夠特異性的識別突變基因序列，并且將其切斷，形成一個雙鏈DNA斷裂切口。此時如果添加一段正常的DNA序列，細胞就會以這段正常的DNA序列作為模板，利用同源重組修復機制(homologous recombination)對核酸酶造成的DNA斷裂進行修復，得到一段正常的基因序列，完成對異常基因的修復工作。這種基因修復方案的優(yōu)勢之一就是它完全利用了細胞自身的天然重組修復機制，對基因組內(nèi)的其它區(qū)域，比如調(diào)控序列等區(qū)域完全沒有影響。而前面提到的基因替換方案則主要依賴半隨機的整合機制(semi-random integration method)，這就有可能破壞遺傳調(diào)控序列，因為這些外源序列有可能會非常不準確的插入到基因組中的其它位置上。從而導致一系列的毒副作用，比如因為載體介導的致癌基因活化等問題。

DNA修復（DNA repairing）是細胞對DNA受損傷后的一種反應，這種反應可能使DNA結(jié)構(gòu)恢復原樣，重新能執(zhí)行它原來的功能；但有時并非能完全消除DNA的損傷，只是使細胞能夠耐受這DNA的損傷而能繼續(xù)生存。也許這未能完全修復而存留下來的損傷會在適合的條件下顯示出來（如細胞的癌變等），但如果細胞不具備這修復功能，就無法對付經(jīng)常在發(fā)生的DNA損傷事件，就不能生存。對不同的DNA損傷，細胞可以有不同的修復反應。在哺乳動物細胞中發(fā)現(xiàn)了四個較為完善的DNA修復通路，分別是核苷酸切除修復、堿基切除修復、重組修復和錯配修復。1、錯配修復（mismatch repair, MMR）錯配修復可校正DNA復制和重組過程中非同源染色體偶爾出現(xiàn)的DNA堿基錯配，錯配的堿基可被錯配修復酶識別后進行修復。2、光修復這是最早發(fā)現(xiàn)的DNA修復方式，是指細胞在酶的作用下，直接將損傷的DNA進行修復。修復是由細菌中的DNA光解酶（photolyase）完成，此酶能特異性識別紫外線造成的核酸鏈上相鄰嘧啶共價結(jié)合的二聚體，并與其結(jié)合，這步反應不需要光；結(jié)合后如受300-600nm波長的光照射，則此酶就被激活，將二聚體分解為兩個正常的嘧啶單體，然后酶從DNA鏈上釋放，DNA恢復正常結(jié)構(gòu)。后來發(fā)現(xiàn)類似的修復酶廣泛存在于動植物中，人體細胞中也有發(fā)現(xiàn)。DNA光解酶可被可見光（300－600納米，400納米最有效）激活，分解由于紫外線照射而形成的嘧啶二聚體。此酶廣泛存在，但人體只存在于淋巴細胞和皮膚成纖維細胞，且是次要修復方式。3、切除修復（一）細胞內(nèi)有多種特異的核酸內(nèi)切酶，可識別DNA的損傷部位，在其附近將DNA單鏈切開，再由外切酶將損傷鏈切除，由聚合酶以完整鏈為模板進行修復合成，最后有連接酶封口。（二）堿基脫氨形成的尿嘧啶、黃嘌呤和次黃嘌呤可被專一的N-糖苷酶切除，然后用AP（apurinic/apyrimidinic，缺嘌呤或缺嘧啶）核酸內(nèi)切酶打開磷酸二酯鍵，進行切除修復。DNA合成時消耗NADPH合成胸腺嘧啶，可與胞嘧啶脫氨形成的尿嘧啶相區(qū)別，提高復制的忠實性。RNA是不修復的，所以采用“廉價”的尿嘧啶。（三）切除修復不需光照，也稱暗修復。大腸桿菌中有UvrABC系統(tǒng)，可切除修復嘧啶二聚體。人體缺乏相應系統(tǒng)則發(fā)生“著色性干皮病”，皮膚干燥，有色素沉著，易患皮膚癌。可加入T4內(nèi)切酶治療。4、單鏈斷裂的重接DNA單鏈斷裂是常見的損傷，其中一部分可僅由DNA連接酶（ligase）參與而完全修復。此酶在各類生物各種細胞中都普遍存在，修復反應容易進行。但雙鏈斷裂缺幾乎不能修復。5、堿基的直接插入DNA鏈上嘌呤的脫落造成無嘌呤位點，能被DNA嘌呤插入酶（insertase）識別結(jié)合，在K+存在的條件下，催化游離嘌呤或脫氧嘌呤核苷插入生成糖苷鍵，且催化插入的堿基有高度專一性、與另一條鏈上的堿基嚴格配對，使DNA完全恢復。6、烷基的轉(zhuǎn)移在細胞中發(fā)現(xiàn)有一種O6甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶，能直接將甲基從DNA鏈鳥嘌呤O6位上的甲基移到蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基上而修復損傷的DNA。這個酶的修復能力并不很強，但在低劑量烷化劑作用下能誘導出此酶的修復活性。7、重組修復此過程也叫復制后修復。對于DNA雙鏈斷裂損傷，細胞必須利用雙鏈斷裂修復，即重組修復，通過與姐妹染色單體正常拷貝的同源重組來恢復正確的遺傳信息。人重組修復中原損傷沒有除去，但若干代后可逐漸稀釋，消除其影響。所需要的酶包括與重組及修復合成有關的酶，如重組蛋白A、B、C及DNA聚合酶、連接酶等。8、誘導修復DNA嚴重損傷能引起一系列復雜的誘導效應，稱為應急反應，包括修復效應、誘變效應、分裂抑制及溶原菌釋放噬菌體等。細胞癌變也可能與應急反應有關。應急反應誘導切除和重組修復酶系，還誘導產(chǎn)生缺乏校對功能的DNA聚合酶，加快修復，避免死亡，但提高了變異率。單鏈DNA誘導重組蛋白A，可水解Lex A蛋白，使一系列基因得到表達，如RecA、UvrABC、SOS修復所需的酶等，產(chǎn)生應急反應。應急反應可作為致癌物的簡易檢測方法。采用缺乏修復系統(tǒng)、膜透性高的E.coli突變株，并添加鼠肝勻漿液。9、Ada蛋白也叫適應性蛋白，可識別甲基化的DNA，將甲基轉(zhuǎn)移到自身的半胱氨酸上，不可逆，故稱“自殺修復”。可修復磷酸及鳥苷上的甲基。NA的損傷，只是使細胞能夠耐受這DNA的損傷而能繼續(xù)生存。也許這未能完全修復而存留下來的損傷會在適合的條件下顯示出來（如細胞的癌變等），但如果細胞不具備這修復功能，就無法對付經(jīng)常在發(fā)生的DNA損傷事件，就不能生存。

必須強調(diào)一點，人體不包含光修復！！！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的人体的DNA修复系统是如何工作的？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。