论文导读：DNA 代谢过程的产生的DNA损伤，主要源于DNA合成时碱基错配，而DNA的半保留复制机制是这种损伤的主要原因。DNA聚合酶的打滑：DNA修复时，不论模板链还是新生链有时都会发生碱基的环出现象，即DNA聚合酶发生打滑，引起一个或数个碱基的缺失或插入，从而可能导致移码突变。
关键词：烷基化试剂,DNA损伤,碱基错配,DNA修复
1引言 DNA双螺旋链是储存和传递遗传信息的重要载体。核酸碱基对的正常配对在遗传信息的储存、表达以及稳定传递过程起到很大的作用，要使遗传信息准确传递，DNA的复制必须具有极高的精确性。但是在DNA复制过程中生物体内在和外在因素会影响碱基之间正常Watson-Crick配对，造成碱基错配，致使DNA损伤。不考虑外在因素影响，生物体内仍有以下几种可能的错配：G:T，G:U，G:G，A:A, G:A，C:C，T:T，U:U，C:T，C:U等。在DNA合成过程中，大约每10 9 -10 10 个碱基对中就会有一个细胞发生分裂 [1,2] 。由于基因突变来不及被修正，在DNA下一个环节的复制中双螺旋链核苷之间的结合就会发生错误并产生数量不足的碱基对或发生碱基错配；含化学损伤的核苷之间的错误结合或者在复制模板中没有受损的核苷与另一条受损的核苷间的结合也会发生突变 [3-5] ；在DNA的复制、重新结合或修复过程中，双螺旋链的滑动或二级结构的异常形成同样也能导致突变的发生 [6-9] 。科技论文。同时外界化学修饰或者碱基离子化也会造成碱基之间的异常配对 [10] 。
2DNA复制产生的损伤
(1) DNA复制中的碱基错配
DNA双螺旋微小的几何结构改变就可以造成G和T之间形成两对氢键，从而导致DNA突变。DNA 代谢过程的产生的DNA损伤，主要源于DNA合成时碱基错配，而DNA的半保留复制机制是这种损伤的主要原因。
(2) DNA修复和重组过程中产生的错配
DNA修复和重组过程中所引起核苷酸的增减及重组过程中核苷酸顺序的改变都能产生错配，造成DNA损伤。
(3) DNA碱基的自发损伤有如下四种形式：
基金项目：黄山学院自然科学基金资助项目2006xkjq007
互变异构移位：碱基变为烯醇式或亚氨基式异构体时，碱基的配对也会发生错误或者引起诱导突变。例如鸟嘌呤G的烯醇式结构G * 能和胸腺嘧啶T配对，胞嘧啶C的亚氨基式C * 能和A配对 [11] 。
DNA聚合酶的打滑：DNA修复时，不论模板链还是新生链有时都会发生碱基的环出现象，即DNA聚合酶发生打滑，引起一个或数个碱基的缺失或插入，从而可能导致移码突变。
脱氨基作用：DNA碱基的环外氨基通过改变PH值等条件可以自发的脱去，在下一轮的复制中就会出现错配，引起突变。
碱基丢失：DNA这一损伤是由于脱嘌呤或脱嘧啶作用引起。科技论文。
3烷基化剂对碱基不同位点的修饰
在DNA的损伤研究中，DNA烷基化损伤是一个非常重要的具有致命诱变的损伤。现在已经发现 DNA或RNA碱基中环外的O原子和N原子都可以被烷基修饰。科技论文。在碱基所有位点中，N7烷基鸟嘌呤在数量最多，但被认为是无害的损伤 [12] ； O6烷基鸟嘌呤由于它能与胸腺嘧啶配对而且能使碱基诱变被认为是最强的突变损伤 [13] 。由于N3烷基伸进DNA双螺旋小沟中造成修饰位点的复制堵塞，N3烷基腺嘌呤在细胞毒性的研究中起到相当重要的作用 [14-15] 。O4甲基胸腺嘧啶(m4T)的数量虽然不多，但是实验结果证明在某些细胞中，m4T诱导突变的能力比m6G要大 [16] 。m6A和U的配对形成假的Watson-Crick碱基配对。类似的还有O2或N3烷基胸腺嘧啶、N1或N7烷基腺嘌呤、O2或N3烷基胞嘧啶等。烷基化剂是一种变化多样的物质，通过与核酸碱基作用造成碱基错配，引起生物体内多种生理作用：如诱导突变、致癌作用、细胞死亡、染色体损伤、阻碍DNA合成以及造成细胞畸形等 [17] 。
3 烷基化的损伤机理及修复
O6烷基化剂的损伤机理如图1所示 [17] 。 m6G能够诱导G-C→A-T的转变，同时它还可以导致细胞死亡来达到损伤目的。
从图1可以看出，m6G诱变G-C→A-T需要DNA经过两次复制过程。同样，甲基化造成细胞死亡也需要DNA两次复制阶段，第一次复制过程中甲基作用在鸟嘌呤O6位点上，形成m6G-C错配。此时修复系统其它组分会在新复制的链中产生一个很大的缺口，该缺口被认为是促使错配修复酶作用物的再生。由于细胞是在DNA的第二次复制中才被杀死 [18] ，该环节还不会导致细胞的死亡，因此是无用的修复环节。
图1 甲基化剂造成DNA损伤的路径
DNA O6-鸟嘌呤转烷基酶(ATase)通过它的活性位点将烷基从受损的碱基迁移到半胱氨酸片断上，造成烷基化剂死亡从而起到保护碱基 [19] ，避免了O6烷基化剂造成生理损伤比如细胞毒性、诱导突变、姐妹染色单体的交换(SCE)、染色体的失常和重新组合 [20-21] 。除了m6G，ATase还可以修复更大的烷基化损伤比如O6-乙基鸟嘌呤和O6-丁基鸟嘌呤等 [22] 。ATase的活性通过蛋白水解会逐渐减弱 [23] 。该水解过程依赖三磷酸腺苷(ATP)的作用，但要消耗大量能量，认为能量的消耗可能与切除烷基有很大关系。
图2 氯乙基化剂DNA O6位点烷基化机理路径以及ATase 的保护作用
烷基化的损伤修复也可以同过DNA糖基酶进行碱基切除修复(BER) [24,25] ，即通过切除不恰当的碱基保护碱基，避免甲基化引起诱变或造成毒性作用。
4 结束语
核酸错配是引发威胁人类健康的疾病的诱因之一，而造成错配的最主要原因则是外界作用对DNA或RNA造成的损伤。烷基化剂是强烈DNA损伤试剂，对其烷基化机理进行研究，能够为设计、合成具有选择性、并能有效地识别这些异常结构的药物具有重要意义。如能根据烷基化损伤机理开发出修复错配且本身没有损伤的药物，许多威胁人类的各种疾病一定会得到防止和根治。
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