【導(dǎo)讀】你知道什么是DNA損傷嗎?你知道DNA損傷是怎么發(fā)生的嗎?據(jù)最新消息顯示，DNA損傷是復(fù)制過程中發(fā)生的DNA核苷酸序列永久性改變，并導(dǎo)致遺傳特征改變的現(xiàn)象。情況分為：substitutation (替換)deletion (刪除)insertion (插入)exon skipping (外顯子跳躍)。

DNA損傷的原因

DNA存儲(chǔ)著生物體賴以生存和繁衍的遺傳信息，因此維護(hù)DNA分子的完整性對細(xì)胞至關(guān)緊要。外界環(huán)境和生物體內(nèi)部的因素都經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致DNA分子的損傷或改變，而且與RNA及蛋白質(zhì)可以在細(xì)胞內(nèi)大量合成不同，一般在一個(gè)原核細(xì)胞中只有一份DNA，在真核二倍體細(xì)胞中相同的DNA也只有一對，如果DNA的損傷或遺傳信息的改變不能更正，對體細(xì)胞就可能影響其功能或生存，對生殖細(xì)胞則可能影響到后代。 所以在進(jìn)化過程中生物細(xì)胞所獲得的修復(fù)DNA損傷的能力就顯得十分重要，也是生物能保持遺傳穩(wěn)定性之所在。在細(xì)胞中能進(jìn)行修復(fù)的生物大分子也就只有DNA，反映了DNA對生命的重要性。另一方面，在生物進(jìn)化中突變又是與遺傳相對立統(tǒng)一而普遍存在的現(xiàn)象，DNA分子的變化并不是全部都能被修復(fù)成原樣的，正因?yàn)槿绱松锊艜?huì)有變異、有進(jìn)化。

DNA分子的自發(fā)性損傷

DNA復(fù)制中的錯(cuò)誤

以DNA為模板按鹼基配對進(jìn)行DNA復(fù)制是一個(gè)嚴(yán)格而精確的事件，但也不是完全不發(fā)生錯(cuò)誤的。鹼基配對的錯(cuò)誤頻率約為10-1-10-2，在DNA復(fù)制酶的作用下堿基錯(cuò)誤配對頻率降到約10-5-10-6，復(fù)制過程中如有錯(cuò)誤的核苷酸參入，DNA聚合酶還會(huì)暫停催化作用，以其3’-5’外切核酸酶的活性切除錯(cuò)誤接上的核苷酸，然后再繼續(xù)正確的復(fù)制，這種校正作用廣泛存在于原核和真核的DNA聚合酶中，可以說是對DNA復(fù)制錯(cuò)誤的修復(fù)形式，從而保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性。但校正后的錯(cuò)配率仍約在10-10左右，即每復(fù)制1010個(gè)核苷酸大概會(huì)有一個(gè)鹼基的錯(cuò)誤。

DNA的自發(fā)性化學(xué)變化

生物體內(nèi)DNA分子可以由于各種原因發(fā)生變化，至少有以下類型：

①堿基的異構(gòu)互變DNA中的4種堿基各自的異構(gòu)體間都可以自發(fā)地相互變化(例如烯醇式與酮式鹼基間的互變)，這種變化就會(huì)使堿基配對間的氫鍵改變，可使腺嘌呤能配上胞嘧啶、胸腺嘧啶能配上鳥嘌呤等，如果這些配對發(fā)生在DNA復(fù)制時(shí)，就會(huì)造成子代DNA序列與親代DNA不同的錯(cuò)誤性損傷。

②堿基的脫氨基作用堿基的環(huán)外氨基有時(shí)會(huì)自發(fā)脫落，從而胞嘧啶會(huì)變成尿嘧啶、腺嘌呤會(huì)變成次黃嘌呤(H)、鳥嘌呤會(huì)變成黃嘌呤(X)等，遇到復(fù)制時(shí)，U與A配對、H和X都與C配對就會(huì)導(dǎo)致子代DNA序列的錯(cuò)誤變化。胞嘧啶自發(fā)脫氨基的頻率約為每個(gè)細(xì)胞每天190個(gè)。

③脫嘌呤與脫嘧啶自發(fā)的水解可使嘌呤和嘧啶從DNA鏈的核糖磷酸骨架上脫落下來。一個(gè)哺乳類細(xì)胞在37℃條件下，20h內(nèi)DNA鏈上自發(fā)脫落的嘌呤約1000個(gè)、嘧啶約500個(gè);估計(jì)一個(gè)長壽命不復(fù)制繁殖的哺乳類細(xì)胞(如神經(jīng)細(xì)胞)在整個(gè)生活期間自發(fā)脫嘌呤數(shù)約為108，這占細(xì)胞DNA中總嘌呤數(shù)約3%。

④堿基修飾與鏈斷裂細(xì)胞呼吸的副產(chǎn)物O2-、H2O2等會(huì)造成DNA損傷，能產(chǎn)生胸腺嘧啶乙二醇、羥甲基尿嘧啶等堿基修飾物，還可能引起DNA單鏈斷裂等損傷，每個(gè)哺乳類細(xì)胞每天DNA單鏈斷裂發(fā)生的頻率約為5萬次。此外，體內(nèi)還可以發(fā)生DNA的甲基化，結(jié)構(gòu)的其他變化等，這些損傷的積累可能導(dǎo)致老化。

由此可見，如果細(xì)胞不具備高效率的修復(fù)系統(tǒng)，生物的突變率將大大提高。

最后，小編在這里提醒大家，突變或誘變對生物可能產(chǎn)生4種后果：①致死性;②喪失某些功能;③改變基因型(genotype)而不改變表現(xiàn)型(phenotye);④發(fā)生了有利于物種生存的結(jié)果，使生物進(jìn)化。