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紫外线辐射损伤DNA的修复机制及应用

紫外线（UV）是一种人们在日常生活中经常接触到的辐射。

紫外线分为A波长（UVA）、B波长（UVB）和C波长（UVC），

其中UVA和UVB是地球表面上常见的两种紫外线，我们也经常

听人们提到的“SPF值”就是指防护肌肤免受UVB辐射的能力。但

不仅仅是皮肤，UV也会损伤细胞核内的DNA，引起多种细胞损

伤反应。所以，充分认识DNA损伤及其修复机制，不仅为人们更

好地保护皮肤健康提供了帮助，同时对癌症等疾病的研究也有着

重要意义。

DNA是生命的基础，也是克隆、基因编辑等技术的重要对象。

随着测序技术的进步，人们对DNA损伤及修复机制认识越来越深

刻。DNA损伤分为两类：外源性和内源性。外源性因素可以是辐

射、化学物质等外界环境因素；内源性因素则主要是DNA自身缺

陷和代谢产物等，比如损伤尤其严重的羟基自由基（•OH）便是代

谢产物引发的。这里主要探讨紫外线辐射对DNA的损伤以及

DNA修复机制。

1.DNA损伤机制

1.1紫外线辐射的损伤机制

在紫外线照射下，紫外线能量可以被核苷酸吸收，导致其电子

上升至高能级态并相应地变性。若同一位点碱基发生多次紫外线

损伤，则产生两个相邻的嘌呤，形成嘌呤二聚体。对于UVA和

UVB，相关研究表明，UVA主要在表皮细胞内产生ROS引起

DNA单链损伤，UVB则更易引起DNA双链损伤和突变。因为

UVB波长的光线能直接破坏DNA双链，产生不稳定DNA端，引

发修复酶活性增加和各类损害反应。

1.2DNA修复机制

DNA损伤产生后，细胞会启动相应的DNA修复机制以维持

DNA信息的稳定性。DNA修复主要包括碱基损伤修复、

NucleosideExcisionRepair(NER)、MismatchRepair(MMR)、双链

断裂修复等。这里介绍UVB波长引起的损伤主要通过NER进行

修复。NER的基本流程包括：损伤识别、裁切、修复酶介导的显

微修补和DNA连接复原（图1）。在NER流程中，最主要的是

由修复酶（如XPA,RPA,XPC等）和6个核酸内切酶（ERCC1-

XPF、XPG、XPF-ERCC1）介导的DamagedDNABindingProtein

(DDB)识别损伤，启动NER过程。

2.DNA修复在肿瘤治疗中的应用

DNA损伤还与癌症的治疗有着密切的关系。常规化疗药物（如

顺铂、卡铂、氟尿嘧啶等）作用于癌细胞的DNA，引起不同程度

的拷贝错误或细胞死亡。抗肿瘤药物如顺铂作用于癌细胞DNA时，

可与DNA形成跨链联结，从而导致DNA交联，阻碍DNA双链

修复，引发细胞凋亡。而目前新型抗肿瘤药发展趋势是通过ß射

线和-/欧共体射线产生DNA双链断裂，利用肿瘤细胞体内的DNA

修复机制带来长期治疗效果。这种方法与传统照射方法的不同之

处在于，传统照射方法会导致明显的副作用，包括皮肤炎症、干

燥、感染等，而DNA修复机制的利用则可最大可能地降低副作用。

结语

DNA损伤及其修复机制是细胞功能控制和细胞生存的重要环节。

在不断探索中，我们可以研发出对DNA损伤产生的预防和治疗方

案。面对复杂的环境和生活压力，合理保护自己对DNA的损伤是

非常必要的，比如在户外活动中，可佩戴合适的SFP防晒霜和紫

外线遮阳帽等相关保护设备，减少紫外线对皮肤的损伤。另外，

DNA修复技术对于克隆、基因编辑、肿瘤治疗等领域的推进，也

有着广泛的应用前景。我们相信，在DNA修复的探索中，将会有

越来越多的技术和方法被开发出来，为人类健康探索开辟一条新

的道路。