DNA Damage and Repair 畜產四 杜佩玲 906113

大綱 前言 DNA damage之種類 DNA repair之種類 討論 參考文獻

前言 早期生命開始時，地球表面並無臭氧層，所以紫外線直接照射在地球表面，生物演化的結果，能適應紫外線照射的才能生存，也就是能修補紫外線傷害的才得以生存下去。

DNA Damage a.single base changes 1.Deamination 2.Replication error b.structural distortions 1.Ultraviolet irradiation 2.Alkylation 3.Depurination

a.single base changes：一個鹼基改變，結果不能與另一股DNA產生氫健 1.Deamination C會自動去氨變成U，U-G被置換成C-G，而無法形成氫建。

2.Replication error C因複製錯誤轉為A，嘌呤配對無法產生氫健，同時也使結構扭曲。

b.structural distortions ：結構上扭曲 1.Ultraviolet irradiation 經紫外光照射，使A與T之間的氫建變弱，變成T與T之間的鍵結，使同股相鄰的T間產生T-T二聚體，而DNA合成遇此二聚體時會停止。

2.Alkylation(鹼性化) 烷化劑可提供甲基(-CH3)加到DNA鹼基上。

3.Depurination 連接鹼基與五碳糖間的共價漸變弱，容易折斷變成缺鹼基，即去嘌呤。

DNA repair Direct repair Excision repair ☆Mismatch repair Recombination repair ☆SOS system

Direct repair Photoreactivation(光反應修補) 光反應酶與T-T-二聚體結合，經可見光照射，光活化酶使之打斷 T-T-二聚體的鍵結，隨後光反應酶被釋放，並產生正常DNA。 Methyl transferase(甲基轉化酶) DNA在不適當處發生甲基化，可藉由該酶去除甲基。

Excision repair 將一段受傷的DNA切除，然後再合成一段新的DNA，為一多步驟的酶反應。

Mismatch repair 當DNA複製時，放入了錯誤的鹼基，在校讀時又未被去除時，可經由Mismatch repair的酶偵測出來，將其中一股切出，並加以修補。

Recombination repair ☆有時受損的DNA未被切除，為了使其影響降至最低，DNA於複製時會越過受損區域進行複製。 ☆經重組修補，原本受損的DNA仍然存在，但新生成的DNA都是正常的，之後細胞分裂也可製出正常的DNA來。 ☆可能優點為不會浪費時間， 切割修補(Excision repair)可能需要數小時，而重組修補可讓負傷的DNA於細胞中仍可照常進行分裂。

SOS system ☆SOS修補是當細胞很臨急時，才誘導出來的系統；屬於錯誤傾向修補，容易出錯。在該系統中DNA複製不是很嚴格，遇到受損區域仍繼續進行，鹼基可能隨便放或不放，如此一來新合成的DNA容易造成錯誤產生突變。 ☆好死不如賴活著 SOS修補是易出錯的，但細胞在突變與死亡之間選擇，選擇突變至少還有存活的機會。

討論 TYPE OF DAMAGE events/cell/day % of total daily damage Single-strand break 120,000 50.9 N7-MethylGuanine 84,000 35.6 Depurination 24,000 10.2 Oxidized DNA 2,880 1.2 Depyrimidation 1,320 0.5 Cytosine deamination 360 0.2 Double-strand breaks 9 0.01

討論 與DNA修補有關的人類遺傳疾病： 著色性乾皮病(Xeroderma pigmentosum) 基因突變無法切除修補，無法去除T-T二聚體 布倫氏症候群(Bloom’s syndrome) 缺乏DNA接合酶，不能修補斷裂的DNA，與重組修補有關。 遺傳性大腸癌(Hereditary nonpolyposis colon cancer；HNPCC) 缺乏配對錯誤修補之機制

討論 生物經由演化，產生一種有效的能力，來修補受傷或錯誤的DNA，使該物種能經多代保持優良血統；但這項修補的能力並非完美無缺，也就是說有時修補的過程中，也會有錯誤產生，造成生物某種程度上的突變，久而久之，促進了生物的演化。

參考文獻 Gene VII, Chapter 14, Oxford University Press 現代遺傳學, 第二十章, 藝軒出版