7.6: 修复双股断裂

DNA 的双链结构有两大优点。首先，它作为一个安全的遗传信息库，其中一条链作为另一条链受损时的备份。其次，双螺旋结构可以包裹在称为组蛋白的蛋白质上形成核小体，然后可以紧紧缠绕形成染色体。这样，长达 2 英寸的 DNA 链可以包含在细胞的微观结构中。双链断裂不仅会破坏遗传信息的两个副本，还会破坏 DNA 的连续性，使染色体变得脆弱。

在一个细胞中，估计每天有 10 次双链断裂 （DSB）。损伤的主要来源是代谢副产物（如活性氧）和环境因素（如电离辐射）。虽然不太常见，但功能失调的核酶也会导致 DSB。像 II 型拓扑异构酶这样的酶的失效，它切割两条 DNA 链并在解开染色体时重新连接它们，可能会无意中导致 DSB。DNA 双链体上的机械应力也会导致 DSB。在原核生物中，长时间干燥会使 DNA 紧张，从而导致 DSB。

在 DNA 修复的两种机制中，同源重组取决于附近的姐妹染色单体，这发生在 S 和 G2 期。由于这种限制，在没有同源供体的情况下，细胞必须采用非同源末端连接 （NHEJ），即使它的准确性要低得多。据推测，高等真核生物能够负担得起优先使用 NHEJ 进行 DSB 修复的原因是它们具有丰富的非编码 DNA，这允许核苷酸替换、缺失或添加而不会产生严重后果。