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细胞遇到困难怎么办？（调侃DNA系列二：乐观面对！）
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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。
？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。
？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。
https://blog.sciencenet.cn/blog-590130-582618.html
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[11]fansg
- 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！
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来道常见的生化计算题：
如果人体有10∧14个细胞，每个体细胞的DNA含量为6.4×10∧9个碱基对。试计算人体DNA的总长度是多少?是太阳－地球之间距离（2.2×10∧9 km）的多少倍?已知双链DNA每1000个核苷酸重1×10∧－18 g，求人体的DNA的总质量。
答：每个体细胞的DNA的总长度为：6.4×10∧9×0.34 nm ＝ 2.176×10∧9 nm＝ 2.176 m；
人体内所有体细胞的DNA的总长度为：2.176 m×10∧14 ＝ 2.176×10∧11 km；
这个长度与太阳－地球之间距离（2.2×10∧9 km）相比为：2.176×10∧11/2.2×10∧9 ＝99倍，每个核苷酸重1×10∧－18 g/1000＝10∧－21 g，所以，总DNA 6.4×10∧23×10∧－21＝6．4×10∧2＝640 g
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[10]周效华
- 嗯，谢谢张教授！我会努力，努力，再努力的。再苦再难，也要坚强! 期待有一天能美国见！
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[9]周效华
- 恩，有了这一番解释和关键词，我自己找没问题的，谢谢张教授。之前只知道transcription associated genome instability，不知道还有这个TCR，阅看越觉得学无止尽，但我越有劲，因为我知道The more knowledge I learned, the closer to the truth I will be.（自己瞎写的，不知道名人都怎么说。(*^__^*) 嘻嘻……）
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[8]陆俊茜
- 博主回复(2012-6-19 22:54)：难啊。科普小文不加也罢。感觉还是太专了些。
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但是确实把非专业难以理解的东西写得通俗易懂了。
俺觉着好！呵呵...
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[7]陆俊茜
- 加精！
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[6]唐凌峰
- 很好的文章，非常好的比喻！看一遍就记住了不少（算是复习了一遍）。
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[5]周效华
- 期待第六方案，接孩子重要，张教授果然好男人！我辈学习的楷模！
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[4]周效华
- 可否详细请教一下那个“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。”我好找几篇文献好好读读。我们有邮箱联系，如果有现成的，有时间的话直接发到邮箱里面也行。先谢谢了，张教授。(*^__^*) 嘻嘻……
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[3]周效华
- 非常喜欢张教授的教学方式，直截了当还相当风趣。支持，一定要支持！
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[2]liulu1947
- 把细胞设想成有意识，能自主应对环境变化的生命体是理解生命现象的关键所在。
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[1]印大中
- 好！这个系列俺需要系统地学习归纳一下。不过您这个系列似乎应该被称之为“细胞中由上帝设计的先天信息之维护”——“DNA 修复”更恰如其分。细胞损伤与修复还包括了其它一大堆内容，例如：细胞膜的修复，线粒体的维护，泛素系统对损伤蛋白的更换维修，不饱和脂肪酸的更新，溶酶体扫垃圾打扫卫生等等。
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