嘧啶二聚体

嘧啶二聚体（pyrimidine dimer，简称PD），是DNA或RNA中的相邻碱基，如胞嘧啶及胸腺嘧啶，在紫外线的诱导下進行光化学合成，於碳-碳雙鍵生成共价键而形成的一种化合物，是突变产生的原因之一。 在双链RNA中，紫外線也可能導致脲嘧啶二聚體生成。紫外線二聚體的常見例子包括环丁烷嘧啶二聚体及6-4光产物。它們改變了DNA原有結構，令聚合酶無法正常運作，DNA無法複製。嘧啶二聚体可通過光致活作用或核苷酸切除修复的作用來修復。如果最終無法修復，可引致突變。 環丁烷嘧啶二聚体(CPD)由嘧啶的碳-碳雙鍵的偶联反应所生成，共有四個環。 它們影響了DNA复制時的鹼基配對，導致突變。 6-4光产物又稱6,4嘧啶-嘧啶酮。它的生成率只有環丁烷嘧啶二聚体的三分之一，但有更大可能引發突變。孢子光產物溶酶為修複胸腺嘧啶二聚體的另一途徑。 跨損傷聚合酶常令嘧啶二聚体轉化為突變。這種反應於原核生物（SOS反应）及真核生物中都存在。雖然胸腺嘧啶二聚體是在紫外線損傷中較為常見，但因跨損傷聚合酶較常以腺嘌呤修復DNA，故胸腺嘧啶二聚體通常能正確修複。反之，環丁烷型嘧啶二聚体中的胞嘧啶則易受脫氨作用攻擊，轉化為胸腺嘧啶。 嘧啶二聚體會導致DNA的局部構象改變，故可被修復酶察覺。在絕大部分的生物中，損害亦可借由光致活作用修複，但諸如人類的胎盤動物則無此機制。光致活作用中，光裂合酶將環丁烷嘧啶二聚体直接以光化学作用還原。修復酶察覺損傷後，會吸收波長>300 nm的光線（即荧光及紫外光），令光化学作用產生，將二聚体還原。 核苷酸切除修复則是更通用的DNA維修方式。在這過程中，環丁烷嘧啶二聚体被切除，並合成新的DNA來填補該區域。著色性乾皮症正是因患者無法進行核苷酸切除修复而導致的遺傳病，患者皮膚細胞被紫外光破壞後無法修復，導致皮膚變色及誘發癌變。人類中，沒有修復的嘧啶二聚體可引致黑色素瘤。 S. E. Whitmore; C. S. Potten; C. A. Chadwick; P. T. Strickland; W. L. Morison. Effect of photoreactivating light on UV radiation-induced alterations in human skin. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 2001, 17 (5): 213–217. PMID 11555330. doi:10.1034/j.1600-0781.2001.170502.x.  David S. Goodsell. The Molecular Perspective: Ultraviolet Light and Pyrimidine Dimers. The Oncologist. 2001, 6 (3): 298–299 [2018-02-16]. PMID 11423677. doi:10.1634/theoncologist.6-3-298. （原始内容存档于2009-04-30）.  E. C. Friedberg; G. C. Walker; W. Siede; R. D. Wood; R. A. Schultz & T. Ellenberger. DNA repair and mutagenesis. Washington: ASM Press. 2006: 1118. ISBN 978-1-55581-319-2.  R. B. Setlow. Cyclobutane-Type Pyrimidine Dimers in Polynucleotides. Science. 1966, 153 (3734): 379–386. PMID 5328566. doi:10.1126/science.153.3734.379.  Expert reviews in molecular medicine. Structure of the major UV-induced photoproducts in DNA. (PDF). Cambridge University Press. 2 December 2002 [2018年2月16日]. （原始内容 (PDF)存档于2005年3月21日）.  Christopher Mathews & K.E. Van Holde. Biochemistry 2nd. Benjamin Cummings Publication. 1990: 1168. ISBN 978-0-8053-5015-9.  Van Holde, K. E.; Mathews, Christopher K. Biochemistry. Menlo Park, Calif: Benjamin/Cummings Pub. Co. 1990. ISBN 0-8053-5015-2.  Jeffrey M. Buis; Jennifer Cheek; Efthalia Kalliri & Joan B. Broderick. Characterization of an Active Spore Photoproduct Lyase, a DNA Repair Enzyme in the Radical S-Adenosylmethionine Superfamily. Journal of Biological Chemistry. 2006, 281 (36): 25994–26003. PMID 16829680. doi:10.1074/jbc.M603931200.  J. H. Choi; A. Besaratinia; D. H. Lee; C. S. Lee; G. P. Pfeifer. The role of DNA polymerase iota in UV mutational spectra. Mutat. Res. 2006, 599 (1–2): 58–65. PMID 16472831. doi:10.1016/j.mrfmmm.2006.01.003.  Kemmink Johan; Boelens Rolf; Koning Thea M.G.; Kaptein Robert; Van, der Morel Gijs A.; Van Boom Jacques H. Conformational Changes in the oligonucleotide duplex d(GCGTTGCG)•d(GCGAAGCG) induced by formation of a cis–syn thymine dimer. European Journal of Biochemistry. 1987, 162: 31–43. PMID 3028790. doi:10.1111/j.1432-1033.1987.tb10538.x.  Essen LO, Klar T. Light-driven DNA repair by photolyases. Cell Mol Life Sci. 2006, 63 (11): 1266–77. PMID 16699813. doi:10.1007/s00018-005-5447-y.  Friedberg, Errol C. (23 January 2003) "DNA Damage and Repair". Nature 421, 436-439. doi:10.1038/nature01408 Vink Arie A.; Roza Len. Biological consequences of cyclobutane pyrimidine dimers. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2001, 65 (2–3): 101–104. doi:10.1016/S1011-1344(01)00245-7.