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嘧啶二聚体

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嘧啶二聚体
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嘧啶二聚体(英语:pyrimidine dimer,简称PD),是DNARNA中的相邻碱基,如胞嘧啶胸腺嘧啶,在紫外线的诱导下进行光化学合成,于碳-碳双键生成共价键而形成的一种化合物,是突变产生的原因之一 [1][2][3]。在双链RNA中,紫外线也可能导致脲嘧啶二聚体生成。紫外线二聚体的常见例子包括环丁烷嘧啶二聚体及6-4光产物。它们改变了DNA原有结构,令聚合酶无法正常运作,DNA无法复制。嘧啶二聚体可通过光致活作用核苷酸切除修复的作用来修复。如果最终无法修复,可引致突变

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DNA胸腺嘧啶二聚体的形成。光子的作用所导致在一条DNA链上的两个连续碱基结合到一起,从而破坏正常碱基配对的双链结构。

种类

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胸腺嘧啶光化二聚体的例子包括:6-4光产物(左)及环丁烷(右)

环丁烷嘧啶二聚体(CPD)由嘧啶的碳-碳双键的偶联反应所生成,共有四个环。它们影响了DNA复制时的碱基配对,导致突变。 [4][5][6]

6-4光产物又称6,4嘧啶-嘧啶酮。它的生成率只有环丁烷嘧啶二聚体的三分之一,但有更大可能引发突变。[7]孢子光产物溶酶为修复胸腺嘧啶二聚体的另一途径[8]

诱变

跨损伤聚合酶常令嘧啶二聚体转化为突变。这种反应于原核生物SOS反应)及真核生物中都存在。虽然胸腺嘧啶二聚体是在紫外线损伤中较为常见,但因跨损伤聚合酶较常以腺嘌呤修复DNA,故胸腺嘧啶二聚体通常能正确修复。反之,环丁烷型嘧啶二聚体中的胞嘧啶则易受脱氨作用攻击,转化为胸腺嘧啶。[9]

DNA修复

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黑色素瘤,一种皮肤癌

嘧啶二聚体会导致DNA的局部构象改变,故可被修复酶察觉[10]。在绝大部分的生物中,损害亦可借由光致活作用修复,但诸如人类的胎盘动物则无此机制[11]。光致活作用中,光裂合酶将环丁烷嘧啶二聚体直接以光化学作用还原。修复酶察觉损伤后,会吸收波长>300 nm的光线(即荧光及紫外光),令光化学作用产生,将二聚体还原。[12]

核苷酸切除修复则是更通用的DNA维修方式。在这过程中,环丁烷嘧啶二聚体被切除,并合成新的DNA来填补该区域。[12]着色性干皮症正是因患者无法进行核苷酸切除修复而导致的遗传病,患者皮肤细胞被紫外光破坏后无法修复,导致皮肤变色及诱发癌变。人类中,没有修复的嘧啶二聚体可引致黑色素瘤。[13]

参考文献

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