细胞DNA受到外源和内源过程的损伤。一般来说，人类基因组每天可能遭受数百万次的损伤。基因组的改变导致基因表达的错误，产生结构改变的蛋白质。蛋白质通过参与细胞功能和细胞信号传导在细胞内发挥主要作用。因此，DNA损伤可能导致非功能性蛋白质最终导致癌症。此外，基因组的变化可能会传递到下一代细胞，成为永久性的变化，称为突变。因此，修复DNA损伤至关重要，这一过程涉及到许多细胞机制。其中一些修复机制包括碱基切除修复、核苷酸切除修复和双链断裂修复。

覆盖的关键领域

1.什么是DNA损伤-定义，原因，类型2.受损DNA如何修复-损伤修复机制3.如果DNA损伤没有修复会发生什么-受损细胞DNA的细胞反应

关键词：碱基直接逆转，DNA损伤，双链损伤修复，内源性因素，外源性因素，单链损伤修复

什么是dna损伤(dna damages)？

DNA损伤是DNA化学结构的改变，包括DNA骨架碱基缺失、碱基发生化学变化或双链断裂。环境因素（外源性因素）和细胞来源，如内部代谢过程（内源性因素）都会导致DNA损伤。断裂的DNA如图1所示。

Figure 1: Broken DNA

原因：外因

外源因子既可以是物理诱变剂，也可以是化学诱变剂。物理诱变剂主要是产生自由基的紫外线辐射。自由基引起单链和双链断裂。化学诱变剂，如烷基和氮芥化合物共价结合到DNA碱基。

原因：内生因素

细胞的生化反应也可以部分或完全消化DNA中的碱基。一些改变DNA化学结构的生化反应如下所述。

• 脱尿-脱尿是嘌呤碱基从DNA链自发分解而成。
• 脱吡啶-脱吡啶是嘧啶碱从DNA链自发分解而成。
• 脱氨-脱氨是指腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶碱中胺基的丢失。
• DNA甲基化-DNA甲基化是在CpG位点的胞嘧啶基中加入烷基(胞嘧啶其次是鸟嘌呤）。

受损的dna如何修复

DNA损伤的修复涉及多种细胞机制。DNA损伤修复机制分为三个层次；直接反转、单股损伤修复和双股损伤修复。

直接反转

在DNA损伤的直接逆转过程中，碱基对的大部分变化是化学逆转的。下面介绍一些直接反转机制。

1. 光活化-紫外线导致相邻嘧啶碱基之间形成嘧啶二聚体。光活化是嘧啶二聚体在光解酶作用下的直接逆转。嘧啶二聚体如图2所示。

Figure 2: Pyrimidine Dimers

1. MGMT–烷基通过甲基鸟嘌呤甲基转移酶（MGMT）从碱中去除。

单股损伤修复

单链损伤修复是修复DNA双链中一条DNA链的损伤。碱基切除修复和核苷酸切除修复是单链损伤修复的两种机制。

1. 碱基切除修复（BER）–在碱基切除修复中，单核苷酸变化被糖基化酶从DNA链上切断，DNA聚合酶重新合成正确的碱基。基底切除修复如图3所示。

Figure 3: BER

1. 核苷酸切除修复（NER）–核苷酸切除修复参与修复DNA扭曲，如嘧啶二聚体。通过核酸内切酶和DNA聚合酶从损伤部位去除12-24个碱基，重新合成正确的核苷酸。

双股损伤修复

双链损伤可能导致染色体重排。非同源末端连接（NHEJ）和同源重组是双链损伤修复的两种机制。双股损伤修复机制如图4所示。

Figure 4: NHEJ and HR

1. 非同源端连接（NHEJ）–DNA连接酶IV和一种称为XRCC4的辅因子，将断裂链的两端固定并重新连接端部。在重连接过程中，NHEJ依赖于小的同源序列来检测兼容端。
2. 同源重组（HR）——同源重组使用相同或几乎相同的区域作为修复模板。因此，在修复过程中，使用同源染色体中的序列。

如果dna损伤得不到修复怎么办

如果细胞失去修复DNA损伤的能力，那么在细胞DNA受损的细胞中可能会发生三种类型的细胞反应。

1. 衰老或生物老化-细胞功能的逐渐退化
2. 凋亡-DNA损伤可能触发细胞凋亡级联反应
3. 恶性-发展不朽的特点，如不受控制的细胞增殖，导致癌症。

结论

外源性和内源性因素都会导致DNA损伤，这些损伤很容易被细胞机制修复。DNA损伤修复涉及三种细胞机制。它们是直接反转底座、单股损伤修复和双股损伤修复。