科目名稱：生物化學(一)
(
)
授課單元：DNA的突變與修補
授課單元：DNA的突變與修補
Department of Nutrition and Health Science Department of Nutrition and Health Science
Ching-Sheng Yeh Ph.D. E-mail：[email protected] Teachers’ Office: C533
課程大綱
DNA突變與損傷
1點突變的修補機制
2點突變的修補機制
2結構損傷的修補機制
3一、DNA突變與損傷
DNA突變與損傷
DNA分子是主導 切生物性狀(或表現型)的分子
DNA分子是主導一切生物性狀(或表現型)的分子，
且必須代代相傳，故DNA分子是極穩定的分子。
且必須代代相傳，故DNA分子是極穩定的分子
當DNA分子股線發生斷裂、缺損，或分子中之核
當DNA分子股線發生斷裂 缺損 或分子中之核
苷酸序列產生改變時，會對生物的正常生理狀態
造成影響。
故生物演化過程中，即產生多種修補及矯正DNA
的機制，減少複製時造成的錯誤，以期將損害降
到最低。
突 變
突變的種類 突變的形成與 突變的種類 突變的形成與 引起的因子 基因突變 染色體數目 改變的突變 染色體結構改變的突變 自 發 誘導突變 發 性 突 突變劑 取 代 插入 整 倍 非整 缺 重 倒 易 缺 失 點 突 變 物 化 生 倍 體 X Y 整 倍 體 位 失 複 位 突 變 極少發生 物 理 化學 物 重 複 X,Y 體 X,Y,YDNA的損害類型
DNA的損害類型
內生性的DNA損害類型以影響DNA的初級結構(primary 內生性的DNA損害類型以影響DNA的初級結構(primary structure，例如：核苷酸層次的結構、配對等)為主，只有) 比較嚴重的外生性的DNA損害才有機會造成DNA二級結構 (secondary structure，例如：DNA層次的立體結構改變) 的破壞。 的破壞 DNA初級結構的損害形式主要可以分為五種： 1. 核苷酸鹼基氧化(oxidation)：例如：[8-oxo-7,8-dihydroguanine (8含氧的7 8 2氫脫氧鳥苷 8 G)] [Th i l l]等 這 (8含氧的7, 8-2氫脫氧鳥苷, 8-oxoG)]，[Thymine glycol]等，這 些主要是細胞內的活性含氧物種(ROS)對DNA的攻擊所造成。另 外，環境中的游離輻射也常會對造成鹼基的氧化作用。 2. 核 苷 酸 鹼 基 烷 化 (alkylation) ： 或 常 稱 作 甲 基 化 ( th l ti ) 例如[O6甲基鳥嘌呤 O6 th l i ] (methylation)；例如[O6甲基鳥嘌呤, O6-methylguanine]， [N7甲基鳥嘌呤, N7-methylguanine]，[N3甲基鳥嘌呤, N3-[ y g ] [ methyladenine]等。 3. 核苷酸鹼基去氨化(deamination)：例如：[尿嘧啶]，就是 由於甲基化的胞嘧啶經過去氨化所形成的。 核苷酸鹼基水解 例如去 呤或去嘧啶作 4. 核苷酸鹼基水解(hydrolysis)：例如去嘌呤或去嘧啶作用。 核苷酸鹼基錯誤配對 這常常是導因於 複 5. 核苷酸鹼基錯誤配對(mismatch)：這常常是導因於DNA複 製過程中，新合成的DNA單股置入錯誤的核苷酸所導致。 製過程中 新合成的DNA單股置入錯誤的核苷酸所導致引起突變的因子-1
引起突變的因子-1
誘導突變：外在因子(誘變劑)引起的突變：
誘導突變：外在因子(誘變劑)引起的突變：
1) 誘變劑包括： 1) 誘變劑包括： • 輻射線。 • 化學藥品、病毒。 2) 紫外線-引發皮膚癌： • 波長100~380 nm。 • 波長100~380 nm。 • DNA主要吸收波長為200 nm。 • 紫外線易造成DNA斷裂或鹼基成分改變，相鄰的2個嘧啶 鹼基發生共價鍵結合 形成嘧啶二聚體 鹼基發生共價鍵結合，形成嘧啶二聚體(T-T dimer) 。引起突變的因子-2
引起突變的因子-2
3)
化學藥物 亞硝酸(Nit it )易使鹼基改變(C 被取
3)
化學藥物：亞硝酸(Nitrite)易使鹼基改變(C被取
代為U)。
代為U)
4)
病毒：病毒給了致癌基因或阻止了腫瘤壓抑基因
4)
病毒：病毒給了致癌基因或阻止了腫瘤壓抑基因
的功能，例子：
B型肝炎病毒－肝癌(Hepatocellular carcinoma)。 乳頭狀瘤病毒(HPV)－生殖器官癌症。 疱疹病毒－鼻咽癌(NPC)和子宮頸癌(cervical cancer)。 人類T 淋巴球病毒 白血病(血癌) 人類T-淋巴球病毒－白血病(血癌)。1
突變種類
1. 突變種類
DNA的突變依據其產生的效應 主要可分為下列幾種： 1) 誤意突變(missense mutation)：因突變導致蛋白質轉 DNA的突變依據其產生的效應，主要可分為下列幾種： 1) 誤意突變(missense mutation)：因突變導致蛋白質轉 譯至此位置時，以另一種氨基酸取代原先的氨基酸；例 如，鐮刀型貧血症(sickle cell anemia)的基因突變。 人類血紅素β次單元(β-球蛋白)基 因中產生點突變(point mutation)。 CCTGAG突變為CCTGTG，導致 蛋白質轉譯至第6個氨基酸時 從 蛋白質轉譯至第6個氨基酸時，從 原本的麩胺酸(glutamic acid)改變 成纈胺酸(valine)。 missense mutation-影片(28秒) 2) 無意義突變(nonsense mutation)：編碼某 胺基酸的密碼子由於點突變而轉變成無意 一胺基酸的密碼子由於點突變而轉變成無意 義密碼子(nonsense codon)，或稱終止碼 (stop codon)，這種突變往往造成蛋白質轉 譯至此位置，發生提前中止，合成一條不完 譯至此位置 發生提前中止 合成 條不完 整的多肽鏈。例如： 某些地中海型貧血患者的血色素β-球蛋白基因第37號密碼子由TGG 突變為TAG，當轉錄為mRNA時，TAG的位置產生UAG終止密碼， 突變為TAG，當轉錄為mRNA時，TAG的位置產生UAG終止密碼， 故此意義突變導致核醣體合成一段不完整、無功能的多肽鏈。病患 缺少正常的β-球蛋白，使患者缺乏正常的血色素而造成貧血現象。 3) 讀框轉移突變(frameshift mutation)：這種突變導因於核苷酸缺失， 即編碼的三個核苷酸因故缺少一或兩個，或插入一或兩個核苷酸， 造成讀框的改變，在轉錄時，突變點之後的氨基酸序列隨之改變； 在這種情況下，常在到達正常終止碼之前即遭遇異常的無意義密碼 在這種情況下，常在到達正常終止碼之前即遭遇異常的無意義密碼 子，使轉譯中斷。例如： 亞洲人的地中海型貧血患者中，就有許多在第41/42號密碼子中失去4個 核苷酸(5’-TTCTTT-3’ → 5’-TT-3’)： 由於上述4個核苷酸的缺失，導致從41號密碼子開始，後續的密碼皆發 生改變，使紅血球無法合成正常的血紅素。 4) 無功能突變(null mutation)：指突變導致基因功能完全 消失 或無法產生此基因的 RNA 這種突變經常由於 消失，或無法產生此基因的mRNA，這種突變經常由於 整個DNA片段缺失所造成。例如： 肺癌細胞株H1299的p53腫瘤抑制基因，就是因為具有重要功能 的 片段發生缺失 完全不表現 導致肺細胞轉型為癌細 的DNA片段發生缺失，完全不表現p53，導致肺細胞轉型為癌細 胞。
5) 靜突變(silent mutation)：某些構造 基因突變並不影響個體的表現型與性 狀 這種突變稱為靜突變 靜突變的 狀，這種突變稱為靜突變。靜突變的 原因有很多，包括： 可能突變點並未改變編碼。 可能改變的氨基酸不影響蛋白質的功 能。 可能基因體發生反突變(revertant)，回 到原先的密碼子 到原先的密碼子。 可能在tRNA的反密碼子發生突變，產 生 抑 制 突 變 的 tRNA ， 稱 為 抑 制 性
tRNA (suppressor tRNA)，類似負負 tRNA (suppressor tRNA)，類似負負
得正的現象。
抑制性tRNA-反向突變例子
mRNA上的編碼由UUG mRNA上的編碼由UUG 突 變 為 UAG ； UAG 為 無意義編碼；不過相對 的 tyrosyl-tRNAtyr反 密 碼 子 也 由 GUA 突 變 為 CUA，使原先無tRNA CUA，使原先無tRNA 與 互 補 的 意 義 編 碼 與 tyrosyl-tRNAtyr反 密 碼 互補，在此位置接上酪 胺 酸 (Tyrosine) ， 使 中 斷的轉譯工作得以恢復。 斷的轉譯工作得以恢復。 (白氨酸)2.
突變機制
突變機制
以DNA突變的機制而言，突變可以是單一核苷酸的改變，稱為 點突變(point mutation)；也可能是DNA分子或染色體結構上的 1) 點突變： 改變，。 1) 點突變： 單一核苷酸的改變最主要目的來自核苷酸的取代，依 據取代核苷酸類別，可分為轉換(transition)與倒換 (transversion)。 由一種嘌呤取代一種嘌呤、 一種嘧啶取代一種嘧啶 是嘌呤與嘧啶間相互取代導致點突變的突變劑
導致點突變的突變劑
a) 亞硝酸(nitrous acid, HNO2)：
HNO2能與核苷酸鹼基反應，使其產生 脫氨作用(deamination)。 胞嘧啶經過HNO22的作用之後，其4’C位 置上的-NH2根被＝O所取代，脫去氨基 的胞嘧啶(C)變為尿嘧啶(U)，故隨後複 製DNA時，此位置互補的核苷酸由原來 的鳥嘌呤(G) 「轉換」為腺嘌呤(A)。 當第二輪DNA複製時，新DNA股線在 此位置接上與A互補的T，於是原先的 CAG突變產生TAG，轉錄之後，mRNA 在此位置形成一個AUG終止碼，造成一 個無意義突變。
b) 5’- 溴 去 氧 尿 苷 (5’-bromodeoxyuridine, bromodeoxyuridine, BrdU)： 在 複製時 會被 BrdU在DNA複製時，會被 誤認為尿苷，而取代原先 的T，與A互補。 由於BrdU在DNA結構上發 生Keto-enol(酮-烯醇)互換， 當DNA複製時，enol結構 當DNA複製時 enol結構 的BrdU轉而與鳥嘌呤(G) 互補，導致下一輪DNA複 互補，導致下 輪DNA複 製時，原先的A．T位置轉 換為G C 換為G．C。 c) Aflatoxin B1： c) Aflatoxin B1： Aflatoxin B1能嵌入DNA結構中，與DNA形成共價鍵結的DNA附加 物(DNA adduct)，誘使鳥嘌呤(G)化學結構無法維持，導致DNA突 變，進而使肝細胞轉型為癌細胞。 變 進而使肝細胞轉型為癌細胞 類似形成DNA附加物的致癌物質(carcinogens)。如許多芳香族胺 (aromatic amines)、異環胺(heterocyclic amines)。
d)
)
其他：
其他
紫外線(ultraviolet, UV light)：能誘導胸腺嘧啶
(
,
g )
(Thymine, T)雙倍化(thymine dimerization)。
γ-射線(γ-ray)：直接打斷DNA股線。
2)
)
DNA股線損傷與染色體結構的改變：
股線損傷與染色體結構的改變
物理與化學因子引起的效應，可能不限於單一或
數個核苷酸的突變，而是DNA片段的損傷或染色
體結構的改變，故影響的範圍不只是單一個基因。
DNA結構改變的形式包括：
1)
缺失(deletion)。
2)
重複(duplication)與崁入(insertion)。
3)
倒位(inversion)。
4)
移位(translocation)。
1).
)
缺失(deletion)
(
)
染 色 體 (chromosome) 的 缺 失是造成多種遺傳疾病與癌 症的主因，產生缺失的原因 可能是高能輻射線造成的斷 裂，造成多種基因的喪失， (同源染色體) 裂，造成多種基因的喪失， 有 些 則 發 生 於 減 數 分 裂 (meiosis)。 當兩條姊妹染色體聯會時， (交叉體) 當兩條姊妹染色體聯會時 有一定的比例的染色體會產 生 互 換 ( ) 造 成 生 互 換 (crossover) ， 造 成 基因的重組，在顯微鏡下可 (重組型染色單體) 看到交叉體(chiasmata)。
染色體在減數分裂前期，同源染色體會產生
染色體在減數分裂前期 同源染色體會產生
聯會(synapsis)，此時同源染色體有機會產
聯會(synapsis) 此時同源染色體有機會產
生互換。
生互換
如果聯會時產生配對錯誤時 即造成非平均互換
如果聯會時產生配對錯誤時，即造成非平均互換
(
unequal crossing-over)現象，使聯會互換後的產
(
unequal crossing-over)現象，使聯會互換後的產
物有基因缺失現象。
核苷酸的插入與缺失造成移碼突變
核苷酸的插入與缺失造成移碼突變
2).
)
重複(duplication)與崁入(insertion)
複( p
)與崁入(
)
a) 重複(duplication)：某些染色體的片段有重複的現象，重複的片段可以 緊臨排列，或者出現在不同位置。為決定某胺基酸的三個連續核苷酸異 常地被重複一次或多次，這樣的結果會影響蛋白質的胺基酸序列。 常地被重複 次或多次，這樣的結果會影響蛋白質的胺基酸序列。 重複現象的產生可能來自於減數分裂前期的非平均互換現象。b)
崁入(insertion)：而多數基因體中的重複序列則
由於轉位子(Transposon)的現象。轉位子複製基
因片段過程中 往往涉及崁入作用 即在既有的
因片段過程中，往往涉及崁入作用，即在既有的
基因中，插入一段新的DNA序列，經由演化過程
基因中，插入 段新的DNA序列，經由演化過程
形成蛋白質家族。
類免疫球蛋白功能區家族(immunoglobulin-like domainfamily, Ig-like family)。
表 皮 生 長 因 子 受 體 家 族 (epidermal growth factor
receptor family EGFR family)。 receptor family, EGFR family)
3). 倒位(inversion)
)
倒位(
)
指染色體產生兩處斷裂點，斷裂的片段隨後呈180°度倒轉接 回斷面上使斷裂片段上的基因呈顛倒排列。 人類族群基因庫中，具有倒位的染色體約有2%左右，由於 倒位突變並不造成基因流失 故通常不會影響個體生存。 倒位突變並不造成基因流失，故通常不會影響個體生存。性聯遺傳A型血友病(Hemophilia A)
(
p
)
在X染色體上的第8號凝血因子 基因倒位突變所致，一般認為 造成染色體倒位的原因主要是 非 等 位 基 因 間 的 同 質 型 重 組 (nonallelic homologous recombination)或同一條染色體 上的同質型重組。 上的同質型重組 這種異常基因的攜帶者為女性。 女性帶原者所生育的子代中 女性帶原者所生育的子代中， 有50%的男孩會罹患這個疾病， 有 的女孩會為帶 者 而有50%的女孩會為帶原者。 在男性血友病患者所生育的子 代中，所有的女兒皆為帶原者。4). 移位(translocation)
)
移位(
)
移位(translocation)是經由未知機轉，使原先屬於
兩條不同染色體的片段交換位置。
案例1-慢性骨髓性白血病
(chromic myelogenous leukemia, CML)
是 第9對以及第22對染色體轉位，t(9:22)
，又稱為費城染色體 (Philadelphia (斷裂與重組的結果)
Chromosome)。這種染色體 移 位會造成 原來位在第9對染色體的Abelson (ABL) proto-oncogene接到第22對染色體的 breakpoint cluster region (BCR)p g ( )基因上 ，形成BCR-ABL chimeric基因。正常的 ABL基因在轉錄轉譯後產生的tyrosine ABL基因在轉錄轉譯後產生的tyrosine kinase會受到嚴密的調控；但發生費城
染色體所形成的BCR ABL fusion基因 BCR ABL f sion gene
染色體所形成的BCR-ABL fusion基因 則失去正常的調控機轉，造成tyrosine ki 過度表現的情形
BCR-ABL fusion gene
kinase過度表現的情形。
案例2-勃奇氏淋巴瘤(Burkitt’s lymphoma)
(
y p
)
是由於染色體移位所致的B-淋巴球腫瘤。 是由於染色體移位所致的B 淋巴球腫瘤 在癌細胞的第8對染色體與第14對染色體長臂末端產生互換 現象，第8對染色體上的c-myc致癌基因轉移到免疫球蛋白 重鏈基因附近 緊鄰重鏈基因的促進子( h ) 導致 重鏈基因附近，緊鄰重鏈基因的促進子(enhancer)，導致c-mycy 不正常的高度表現，促使B-淋巴球轉型為腫瘤細胞。不 常 度表現 促使 球 為二、點突變的修補機制
二、點突變的修補機制
細胞內正常的代謝活動與環境因素所引起的DNA
損 傷 的 發 生 速 率 約 為 每 個 細 胞 每 天 1 000 至
損 傷 的 發 生 速 率 約 為 每 個 細 胞 每 天 1,000 至
1 000 000處分子損害。
1,000,000處分子損害。
當DNA發生突變或損傷時，不論是原核細胞或真
當DNA發生突變或損傷時，不論是原核細胞或真
核細胞，皆具有某些機制負責修補工作，可使基
因組免受損傷和突變，因此對細胞的生存是很重
要的。常見的幾種已知的修補機制如下：
(1). DNA複製過程校正機制
( )
大 腸 桿 菌 的 DNA 聚 合 酶 I 或 III 皆 具 有 自 我 校 正
大 腸 桿 菌 的 DNA 聚 合 酶 I 或 III 皆 具 有 自 我 校 正
(proofreading)的機制，以移除複製DNA過程中偶爾
(p
g)
造成的錯誤配對。
DNA聚合酶I：本身具有3’→5’核酸外切酶活性。 DNA聚合酶III：3’→5’核酸外切酶活性則在ε（epsilon）次單元 上。 上。
修正的方式為利用3’→5’核酸外切酶活性，逆向切除
修正的方式為利用3 →5 核酸外切酶活性 逆向切除
一段已經合成DNA股線，再重新恢復DNA合成反應。
(2).錯誤配對的修補(Mismatch repair, MMR) 如果複製時產生錯誤配對(Mismatch repair, MMR)，又未 如果複製時產生錯誤配對(Mismatch repair, MMR) 又未 被DNA聚合酶校正時，可經由Mismatch repair的酵素偵測 出來，將其中一股切出，並加以修補。 大腸桿菌細胞會利用此種機制來修補錯誤的配對 此機制 大腸桿菌細胞會利用此種機制來修補錯誤的配對，此機制 的關鍵包括特殊核苷酸模組GATC，以及三種蛋白質因子： MutH：含有endonuclease【內切酶】，切下未甲基化 新 序列的 位 新股GATC序列的G位。 MutS：辨識並接在錯誤的核苷酸。MutS：辨識並接在錯誤的核苷酸 MutL：連接MutS、MutH形成複合體。Mismatch repair gene-影片(1分22秒)
錯誤配對的修補機制
錯誤配對的修補機制
步驟一： 步驟 ： 1) DNA複 製 合 成 的 新 股 線 上 ， GATC並未甲基化，GATC中腺 嘌呤C6位置上的-NH2基，在新 嘌呤C6位置上的 NH2基 在新 DNA股線合成不久，才在Dam 甲 基 轉 移 酶 (D 甲 基 轉 移 酶 (Dam methyltransferase)的 催 化 下 甲 基化。 2) 但在尚未被甲基化之前的短暫半 2) 但在尚未被甲基化之前的短暫半 甲基化狀態其間(如右圖)，細胞 進行一系列的錯誤配對修補工作。
步驟二
步驟二：
1) MutS雙倍體的功能主要在辨 1) MutS雙倍體的功能主要在辨 識錯誤的配對。當MutS皆在 錯 誤 配 對 的 位 置 後 ， 促 使 進入需要修補的部位 MutL進入需要修補的部位， 同時，MutH辨識無甲基化的 同時 MutH辨識無甲基化的 的GATC模組，並接合在上面。 2) MutL能利用分解ATP獲得的 能量 使M tSL複合體移位到 能量，使MutSL複合體移位到 MutH旁邊，活化潛伏期MutH。ut 旁邊 活化潛伏期 ut
步驟三：
1)
)
活化的MutH從GATC
位置將DNA股線切斷，
並由解旋酶UvrD打開
雙股螺旋，以利後續
的 核 酸 外 切 酶 工 作
(如右圖) 。
步驟四： 1) 參與的核酸外切酶可能是5’→3’核 酸外切酶(核酸外切酶VII)，或是 3’→5’核酸外切酶(核酸外切酶I)。 3 →5核酸外切酶(核酸外切酶I)。 2)) 核酸外切酶從GATC位置一路將 剛合成好的DNA分解，DNA接合 酶接合切口。 3) 新合成股線上的GATC模組隨後 3) 新合成股線上的GATC模組隨後 依然會被Dam甲基轉移酶甲基化， 使MutH不再附著在DNA股線上 (如右圖)。(3).
單一核苷酸異常的修補
( )
單 核苷酸異常的修補
去嘌呤化和去嘧啶化是原核細胞及 去嘌呤化和去嘧啶化是原核細胞及 真核細胞皆會遭遇的問題，嘌呤或 嘧啶等鹼基與C1的糖苷鍵有時會 自然或酵素作用而斷裂。 自然或酵素作用而斷裂 去嘧啶化經常與胞嘧啶(C)脫氨變 成尿嘧啶(U)有關，此時會形成不 當的G．U配對，細胞為了移除不 當配對的U，具有相當數量的尿嘧 啶-N-糖苷酶(uracil-N-glycoside) 啶-N-糖苷酶(uracil-N-glycoside) 專門清除G．U配對U，清除後產 生一個無鹼基的位置。 無鹼基的位置的修補由AP 內 切 酶 (apurinic d l 或 endonuclease 或 apyrimidine endonuclease，py 統稱AP endonuclease)負 責切除，在去嘌呤化或去 嘧啶化位置形成缺口之後， 嘧啶化位置形成缺口之後， 由核酸外切酶擴大缺口， 再以DNA聚合酶修補之， 完成修補工作 完成修補工作。三、結構損傷的修補機制
三、結構損傷的修補機制
1.
核苷酸切除型修補(Nucleotide excision repair)
DNA結構上的異常或損傷，需要較大範圍的修補。
點突變及錯誤配對修補為極短補丁修補( h t i VSP) 點突變及錯誤配對修補為極短補丁修補(very short repair, VSP)。 約10-12個核苷酸的修補為短補丁修補(short patch repair)。 平均約有1,500個核苷酸長度的修補則稱為長補丁修補(short
patch repair) patch repair)。
若只有單股DNA異常或損傷，則一般以核苷酸切除型修補
(nucleotide excision repair)的機制修補。
原核細胞的切除型修補
大腸桿菌細胞中，在適當波長下，紫外線會誘導相鄰的胸 腺 嘧 啶 (thymine) 形 成 雙 倍 體 ， 稱 為 胸 腺 嘧 啶 雙 倍 體 (thymine dimer)。 這種結構使胸腺嘧啶無法正常的腺嘌呤(A)配對，造成 這種結構使胸腺嘧啶無法正常的腺嘌呤(A)配對 造成 DNA結構的損傷。 與紫外線引起大腸桿菌基因突變有關： A uvrA。 uvrB。 uvrC。 uvrD。切除型修補機制
Nucleotide Excision Repair-影片(2分14秒)1) UvrA：使雙倍體脫離DNA。 2) UvrB：消耗能量使整個DNA 彎摺。 3) U C 單股核酸內切酶 在 3) UvrC：單股核酸內切酶，在 損傷區域兩端造成單股切口。 4) UvrD：一種解旋酶，使兩個 切口之間的片段脫離。 合酶 接合酶 5) DNA聚合酶 I及DNA接合酶： 在切除後的缺口，負責重新 在切除後的缺口 負責重新 補齊。
人類細胞的切除型修補
色素性乾皮症(Xeroderma pigmentosum XP) 切除型修補酵素的遺傳缺陷所引起。 色素性乾皮症(Xeroderma pigmentosum, XP) 這種病患對陽光相當敏感，皮膚細胞無法修 補紫外線的照射所引發之突變，易形成皮膚 補紫外線的照射所引發之突變 易形成皮膚 癌。 XP患者有多種基因突變 這些基因產物與 XP患者有多種基因突變，這些基因產物與 NER(Nucleotide excision repair)有密切關係。 而在早期數種哺乳動物細胞中發現NER因子， 命 名 為 ERCC(excision repair cross complementation group)，而某些ERCC因 子與XP屬於同一種蛋白，某些ERCC因子則 與XP結合為複合體，協同進行DNA修補。
2.轉錄協同修補(Transcription-coupled repair, TCR)
真核細胞除了全面性得切除型修補(global excision repair)之
外，最常利用的機制是轉錄協同修補(TCR)機轉。 為針對RNA轉錄過程所伴隨啟動的切除型修補機制(NER)， 所以又稱轉錄合併核苷酸切除修復(Transcription coupled 所以又稱轉錄合併核苷酸切除修復(Transcription-coupled NER, TC-NER)。TC-NER是由RNA聚合酶在轉錄過程遇到 核苷酸損害無法辨識而停滯時所活化的修復機制，藉由RNA 合酶停滯的動作可以立 招來 相 的修復 白前來 聚合酶停滯的動作可以立即招來NER相關的修復蛋白前來， 這樣就能加速DNA損害的復原，而無須漫長地等待GG-NER 這樣就能加速DNA損害的復原 而無須漫長地等待GG NER 的反應。但也如此，TC-NER所負責修復的範圍只局限於能 夠轉錄RNA的DNA序列。
3.非同質性末端接合(non-homologous end-joint, NHEJ)
在原核或真核細胞皆有修補 在原核或真核細胞皆有修補 DNA雙股斷裂的機制，其可 分 為 同 質 性 重 組 分 為 同 質 性 重 組 (homologous recombination) 辨識 機 制 及 非 同 質 性 末 端 接 合 (non-homologous end-joint, (non homologous end joint,
NHEJ)等兩大類。 『傷口』修 剪整齊 高等真核細胞中修補DNA雙 股斷裂的機制以NHEJ居多。 類似機制的修補過程大致分 為辨識→解旋→修剪→接合 接合酶 為辨識→解旋→修剪→接合 等步驟。
4. SOS修補系統(SOS repair system)
(
p
y
)
SOS修復是指DNA受到嚴重損傷、 SOS修復是指DNA受到嚴重損傷 細胞處於危急狀態時所誘導的一種 DNA修復方式 修復結果只是能維 DNA修復方式，修復結果只是能維 持基因組的完整性，提高細胞的生 成率 但留下的錯誤較多 故又稱 成率，但留下的錯誤較多，故又稱 為錯誤傾向修復(error-prone repair)， 使細胞有較高的突變率。 大腸桿菌的SOS修復系統包括數十 種與重組有關的基因，統稱損傷誘 導性基因 (damage-inducible genes, 導性基因 (damage inducible genes,
din gene)，而細胞DNA在無損傷狀 態時din基因活化受到LexA蛋白抑制 態時din基因活化受到LexA蛋白抑制 子(LexA supressor)的抑制。 當DNA發生結構損傷時，DNA 斷裂產生的單股DNA片段會活化 斷裂產生的單股DNA片段會活化 RecA蛋白因子→誘使LexA自我 切割 分解 使L A蛋白失去 切割、分解，使LexA蛋白失去 活性→導致超過40種din基因從 LexA的抑制中解脫而活化。 被活化的din基因包括uvrA、uvrB 、被活化的 因 括 uvrC、recA、recN、DNA pol II、 RuvABC操縱組、UmuDC操縱組等。 a) recA：可更促進SOS反應。 b) LexA：因其本身即是din基因 b) LexA：因其本身即是din基因 當細胞發生危及時，可快速修 補，恢復正常狀態。 補 恢復正常狀態
