生物体保证DNA复制高保真性的机制主要涉及以下几个方面:
1. **半保留复制**:DNA复制时,以一条链为模板进行半保留复制,严格按照碱基配对原则(A-T, C-G),确保新合成的DNA链与模板链互补 。
2. **DNA聚合酶的校读功能**:DNA聚合酶在复制过程中具有校读功能,能在添加每个碱基时检查其正确性。如果检测到错误的核苷酸,聚合酶会立即移除并替换,然后继续DNA合成 。
3. **错配修复机制(MMR)**:错配修复系统在新的DNA生成后开始工作,识别并修复错配的碱基。这个过程需要区分母链和子链,只切除子链上错误的核苷酸。错配修复系统包括多种MMR蛋白,如MLH1、MLH3、MSH2、MSH3、MSH6、PMS1和PMS2,这些蛋白形成异质二聚体,识别错配碱基并与其它修复蛋白和核酸外切酶协同完成DNA修复 。
4. **RPA复合物的动态结合**:在真核细胞中,复制蛋白A(RPA)复合物特异性结合并保护单链DNA(ssDNA),消除所形成的二级结构,防止突变,促进DNA复制与修复。RPA-ssDNA形成的复合物是染色质上最常见的关键中间代谢产物之一。通过调控RPA复合物与ssDNA的动态结合,可以促进高保真的DNA复制与修复 。
5. **DNA双链断裂修复**:动态RPA乙酰化和去乙酰化修饰调控DNA双链断裂(DSBs)修复途径的选择,促进保真性较高的基因转换(Gene conversion, GC)或断裂诱导的复制(Break-induced replication, BIR),而抑制易产生突变的非同源末端连接(Non-homologous end joining, NHEJ) 。
6. **其他修复机制**:包括光复活修复、剪切修复、重组修复和SOS系统等。这些机制在DNA复制完成后若存在错误时被启动,以修复DNA的损伤和错误 。
通过这些机制,生物体能够有效地保证DNA复制的高保真性,从而维持基因组的稳定性和正常生理功能,防止基因突变和基因组不稳定性导致的细胞癌变或死亡 |