基因修复技术的机制是什么？有哪三种类型？

基因修复技术的机制是什么？有哪三种类型？

基因修复技术是维持生物体遗传信息稳定性的关键机制。当DNA受到损伤时，细胞会通过多种修复途径来恢复其正常结构和功能。本文将为您详细介绍基因修复的三种主要类型及其工作原理。

DNA编码细胞基因组，是细胞正确运行所必需的结构的永久复制。DNA结构的变化会引起基因突变，并导致基因组不稳定，从而引发癌症。DNA的损坏是由于在DNA复制过程中掺入了不正确的核苷酸碱基以及由于自发突变或暴露于环境因素（例如辐射）而引起的化学变化。因此，基因修复就有非常重要的意义，目前，基因修复有三种机制。

直接逆转基因修复机制

DNA损伤的直接逆转是一种修复机制，不需要模板，可应用于两种主要类型的损伤。紫外线会诱导嘧啶二聚体的形成，该嘧啶二聚体会扭曲DNA链结构，从而阻止转录超出损伤区域。

通过光活化的直接逆转可以通过利用光能破坏相邻的嘧啶碱基之间的异常共价键来逆转该二聚反应。这种类型的光活化在人类中不会发生。

烷基化剂与DNA反应引起的损坏也可以通过直接逆转来修复。鸟嘌呤碱基的甲基化通过形成与胸腺嘧啶而不是胞嘧啶互补的产物而在DNA结构上产生变化。蛋白质甲基鸟嘌呤甲基转移酶（MGMT）可以通过将甲基化产物转移到其活性位点来恢复原始鸟嘌呤。

切除基因修复

切除是在双螺旋线之一损坏时进行修复的一般机制。非缺陷链用作模板，另一条链上的受损DNA被去除并被合成新的核苷酸所取代。切除修复分为三种类型：

• 碱基切除修复；
• 核苷酸切除修复；
• 错配修复。

碱基切除修复涉及识别和去除单个受损碱基。该机制需要一个称为糖基化酶的酶家族。这些酶去除了形成AP位点的受损碱基，在DNA链中的核苷酸间隙被DNA聚合酶填充之前，AP位点被AP核酸内切酶修复。

核苷酸切除修复是修复DNA损伤并识别多个受损碱基的广泛机制。该机制用于修复人体内紫外线引起的嘧啶二聚体的形成。该过程涉及识别损伤，然后在被DNA聚合酶重新合成之前，被核酸内切酶在两侧切割。

第三种切除机制称为错配修复，发生在复制过程中将错配碱基整合到DNA链中，而不会被校对DNA聚合酶去除时发生。在错配修复中，错过的错误随后会通过酶进行纠正，这些酶识别并切除错配的碱基以恢复原始序列。

DNA双链断裂基因修复

修复两条DNA链的损伤在维持基因组完整性方面尤其重要。修复双链断裂的主要机制有两种：同源重组和经典的非同源末端连接。

同源重组涉及核苷酸序列的交换，以通过利用姐妹染色单体来修复DNA两条链上受损的碱基。经典的非同源末端连接通过使用称为微同源性的短DNA序列连接了没有同源模板的末端。该机制易于出错，但可以保护基因组完整性，使其免受可能通过同源重组发生的染色体易位。

研究还发现，双链断裂可通过其他机制修复，例如单链和在特定条件下的替代连接。这些机制是诱变的，并可能导致遗传信息的丢失。

单链提供了基因组内散布的核苷酸重复序列之间的末端连接，从而导致重复序列的一个拷贝和中间序列在该过程中被删除。替代连接具有修复双链断裂的不确定机制，但是已知通过在不同染色体上连接末端断裂而冒着基因组完整性的风险。