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细胞遇到困难怎么办?(调侃DNA系列二:乐观面对!)

已有 4108 次阅读 2012-6-16 04:59 |系统分类:科研笔记|关键词:细胞,困难,损伤,修复| 困难, 细胞, 损伤, 修复

还是那句话,上帝造出来的这个细胞比我们想像的不知道要聪明多少倍。你想想自己遇到困难时怎么办的,我想起码有不少人会积极乐观地去面对困难吧?
 
细胞也一样。当DNA中出现损伤时,细胞中有大量的积极应对的措施。细胞要做的第一件事就是停住细胞分裂的周期(cell cycle arrest),这就和我们遇到困难时需要一段时间静下心来想想应对方案一样。在事情没搞清楚眉目之前,先停下来再说。在这段时间内,如果细胞发现问题不太大,自己还可以应付的话,细胞就会调动一切力量、找到最佳方案、发挥社会主义国家能够集中力量办大事的优越性,把问题解决好。
 
针对困难的不同(different DNA lesions),一般细胞有这么几种积极的解决方法:
 
1. 直接把损伤拿掉(direct reversal)。这个办法主要针对一些错误的DNA甲基化的问题,比如在鸟嘌呤的6位氧上发生的甲基化(O6-methylguanine)。有个很有名气的酶叫做没心没肺(学名MGMT, methylguanine methyltransferase)。这个酶就可以直接把甲基转移到自己身上而让DNA复原。说这酶叫没心没肺是因为他这么做需要超乎寻常的大度。这个酶把甲基放到自己身上后就会死掉。自己不要命都要让别人快活,是不是没心没肺?细菌中有个专门对付紫外线损伤的叫光解酶的东西(photolyase),也是用这个办法,只是他不去自杀。可惜上帝没把这个东西安在我们人身上。
 
2. 把损伤的那个碱基拿掉(base excision repair, BER)。这个方案属于很神通广大的那种。能够对付大量损伤,什么碱基甲基化、脱氨基化、水解、氧化等等,都不在话下。细胞中有一大堆对付这种损伤的水解酶。举几个例子:OGG1、UDG、NTH1、NEIL1/2/3、MYH、SMUG1、TDG、MBD等等。损伤的性质不同,选用的水解酶也不同。他们的作用就是拿掉唯一损伤的那个碱基。随后的什么这个那个动作(APE1、POLB等)都是要找个好的碱基(核苷酸更准确些,感谢福洋兄指正。)再补上去,要不能叫修复吗?
 
3. 把损伤的那一段拿掉(nucleotide excision repair, NER)。这个方案主要针对那些相对大型的损伤,比如紫外线造成的这个二聚体那个二聚体(TT dimer, 6-4PP啥的)和那些稀奇古怪的碱基加合物(Adducts)。这个方案代价高些,因为要拿掉20多个碱基的这么一段DNA才成。优点是不管它那大型损伤是什么,细胞只有两套用来识别的酶。一套属于狗皮膏药(叫Global Genomic NER),哪儿有问题都能看到他。另外一套是特制的、专门用来对付转录(transcription)过程中发现的损伤。学过点儿生物的童鞋估计明白为啥转录就有这特权呢?因为人家转录是中心法则中的核心啊!类似常委中的书记那意思?
 
4. 错配修复(mismatch repair, MMR)。DNA复制过程,大家还记得吧?这个复制用的酶可以比做红娘(把A和T配上,也把G和C配上)。她有些时候不太用心。日子久了程序性地经常配AT和GC,有点儿枯燥。有些时候索性她就硬把T和G配在一起,反正看上去差不多。强扭的瓜能甜吗?最后还得离了再结。这个MMR就是拆了再配的专家,比我头像中那两只不一样的袜子还是稍微复杂些。
 
5. 断裂修复(repair of strand breaks)。一般来讲,DNA是有两条链还是有两条链还是有两条链?这两条链的长度有点儿吓人,据说人体中的DNA如果连到一起的话,可以在地球与太阳之间走70个来回!一个细胞中的DNA加起来也有3米长,这么细长的DNA要是中间有一条或两条链同时断开还是不难啊。尤其是如果你经常胸透的话。所以细胞必须的有这么几套修复手段。其中一套很简单,就是直接把断开的两条链用胶水这么一粘就成(non-homologous end joining)。简单是简单,但经常错误连连,属于细胞没法子时用的。另外一套就精确多了(homologous recombination repair),但一般情况下需要细胞处在分裂中期,有参照物时才成。
 
6. 不行!没时间了。得去接孩子。正好这第6方案也是最复杂的,下次再侃吧。


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