详解 UV 诱导的 DNA 损伤和修复
深入解析紫外线诱导DNA损伤与修复的微观世界
在分子生物学的精密舞台上，紫外线（UV）如同一把双刃剑，它能引发DNA结构的深刻变化，主要表现为嘧啶二聚体的形成。UVA、UVB和UVC三种波长的紫外线各司其职，UVA主要产生环状二聚体（CPD），UVB和UVC则带来多种类型的二聚体结构。在这个过程中，细胞内启动了一场精密的修复战役，其中包括光致复活和核苷酸切除修复（NER）两大步骤，哺乳动物的NER机制由11种关键酶协同执行，其缺陷往往揭示出遗传疾病的秘密，如着色性干皮病。
在探索这一领域，胡晋川研究员的脚步从未停歇。他不仅揭示了UV损伤的形成路径，还开发了Damage-seq和XR-seq两大革命性工具。图1-3犹如DNA损伤和修复的全景图，清晰展示了各种损伤类型、修复机制及其关键步骤的精细运作。
检测策略是研究损伤响应机制的金钥匙。早期，科学家们通过“意外DNA合成”间接检测损伤，如今，我们有了更多选择。从酶切法的T4核酸内切酶V或Uve1p，提供单碱基分辨率的洞察，到基于DNA聚合的直接方法，尽管直观但分辨率有限；再到抗体法，如ELISA和免疫荧光，它们能测量总体损伤，但区分二聚体的精确度尚待提高；再到色谱质谱偶联技术，它敏感度极高，但丢失了基因位置信息。全基因组的UV损伤测定是一个挑战，需要高特异性和分辨率，DNA芯片和高通量测序虽是利器，但面对DNA损伤的分散性和位置差异，仍需突破。
早期的损伤检测方法如dsDNA damage IP，虽然能粗略绘制损伤图谱，但分辨率受抗体质量和提取过程的限制。更先进的技术如Excision-seq和CPD-seq，以单核苷酸分辨率捕捉损伤，但可能伴随较高的细胞毒性。Damage-seq和XR-seq则是里程碑式的进步，前者如画家般细腻地描绘出顺铂、奥沙利铂和UV诱导的DNA损伤图谱，后者则揭示了修复过程中的链特异性细节，揭示了CPD和(6-4)PP修复的独特模式，以及与基因活跃度和染色质状态的紧密关联。
DNA损伤与衰老、肿瘤风险之间存在着微妙的联系，只有完全修复才能防止突变累积。在癌症研究中，理解DNA损伤修复机制对药物疗效评估至关重要。未来的研究将聚焦于更真实的日光照射模拟，以深入探讨DNA损伤修复在疾病进程中的关键作用。
让我们跟随胡晋川团队的脚步，探索更多关于紫外线诱导DNA损伤的奥秘。例如，在CHO细胞的DHFR基因中，针对嘌呤二聚体的修复策略比整体基因组更为有效。同时，研究发现紫外线在核小体核心DNA上形成二聚体的周期性影响，以及光足迹研究揭示了不同染色质结构对修复的影响。单克隆抗体技术的发展，使得我们能够更精准地识别和研究(6-4)光产物。在高分辨率分析方法的推动下，我们得以揭示人类成纤维细胞中CPD热点的精细分布，以及紫外线损伤和修复的基因组地图。顺铂DNA损伤的高分辨率分析，进一步揭示了DNA修复与染色质动态和突变时间关联的复杂性。
总而言之，紫外线诱导的DNA损伤和修复是一个多维度的科学领域，每一步研究都在为我们揭示生命的脆弱与坚韧。随着技术的不断进步，我们对这一过程的理解将更加深入，为疾病的预防和治疗提供新的启示。
歧闸银翘： UV加快目的分子震动,促进分子中电子向高能级跃迁,导致新的化学键.最常见的是相邻两个嘧啶形成二聚体如(TT).修复:光活化作用(photoreaction).在可见光下,DNA 光裂解酶(photolyases)可以特异识别嘧啶二聚体,从而达到无错修复.
双流县19119662382： 紫外线对DNA的损伤及其修复主要表现在什么地方? ？
歧闸银翘： 1949年A.凯尔纳偶然发现灰色链丝菌等微生物经紫外线(UV)照射后如果立即暴露... 并证明这是许多种微生物固有的DNA损伤修复功能,并把这一修复功能称为光复活....
双流县19119662382： 紫外线诱导碱基突变的机制是怎样的? - ？
歧闸银翘： 紫外线的致突变作用 紫外线(ultraviolet light,UV)能使DNA产生很多光生成物.有两种不同的光生成物,一种发生在相邻的两个嘧啶之间——环丁烷嘧啶光二聚体,另一种是6-4光生成物.其中胸腺嘧啶二聚体是重要的一种损伤. 实验证明,经...
双流县19119662382： 紫外辐照对皮肤会造成哪些生物损伤 - ？
歧闸银翘： 紫外辐射对机体表皮细胞(尤其是最表层的角质形成细胞层)的DNA具有损害作用.紫外辐射引起DNA损伤的产物以环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)和6-4光产物(6-4PPs)为主,这种光诱导损伤使DNA空间结构发生变化,从而阻碍了DNA复制、...
双流县19119662382： DNA损伤和修复各有哪些类型,试述参与原核生物DNA错配修复的蛋白质和酶以及它们所参与的主要步骤和反应 - ？
歧闸银翘： 答案 损伤类型 DNA分子的损伤类型有多种.UV照射后DNA分子上的两个相邻的胸腺嘧啶 (T)或胞嘧啶(C)之间可以共价键连结形成环丁酰环,这种环式结构称为二聚体.胸腺嘧啶二聚体的形成是 UV对DNA分子的主要损伤方式. Χ射线、γ...
双流县19119662382： 彗星实验的介绍 - ？
歧闸银翘： 彗星实验又称单细胞凝胶电泳实验,是由Ostling等于1984年首次提出的一种通过检测DNA链损伤来判别遗传毒性的技术.
双流县19119662382： 紫外线的生物学作用 - ？
歧闸银翘：[答案] 物理因素诱导基因突变 大量的研究和实验证明,紫外线对水的消毒灭菌主要是通过紫外线对微生物的辐射,生物体内的核酸吸收了紫外线的光能,损伤和破坏了核酸的功能使微生物致死,从而达到消毒的目的.生命科学揭示了核酸是一切生命体的最...
双流县19119662382： 紫外线的危害 - ？
歧闸银翘： 人们知道,紫外线直接照射皮肤,除有杀菌作用外,还具有调整和改善神经、内分泌、消化、循环、呼吸、血液、免疫系统以及促进维生素D生成的功能.但是,近年来人们逐渐认识到,过量的紫外线引起光化学反应,可使人体机能发生一系列...
双流县19119662382： DNA是否经常受损?一般是在什么情况下?受损后可以自己修复吗? - ？
歧闸银翘： 是的.绝大多数可以完全修复. 据估计,一个细胞内的DNA每天平均受到约74000次以上的损伤. 有两种因素,内在因素: 1.DNA结构本身的不稳定 2.DNA复制过程中自然发生的错误,主要是碱基错配 3.细胞内活性氧带来的破坏作用 环境因素分为化学和物理因素,前者包括天然或者人造的化学诱变剂,后者包括紫外辐射(UV)和离子辐射(IR) 损伤可分为碱基损伤和DNA链的损伤两类.具体的就不详细展开了.需要的话可以发消息给我. 修复机制共分5种,直接修复,切除修复,双链断裂修复(DSBR)重组修复和易错修复.详细的机制和具体类型也不再阐述了,因为很复杂.
