環境脅迫誘導的細胞適應性突變

朱林江, 李崎

江南大學食品安全與營養協同創新中心, 教育部工業生物技術重點實驗室, 無錫 214122

環境脅迫誘導的細胞適應性突變

朱林江, 李崎

江南大學食品安全與營養協同創新中心, 教育部工業生物技術重點實驗室, 無錫 214122

細胞具有普遍的突變和進化能力, 如病原菌的抗藥性、工業菌株的適應性和人體細胞的癌變等, 但是細胞的適應性突變是如何產生的呢？通過非致死性突變分析模型的建立與應用, 產生了新的適應性進化觀點, 即環境脅迫誘導細胞適應性突變。這種環境誘導的細胞突變過程涉及多方面的生理調控, 包括細胞內毒性物質(如氧活性物質)積累并造成DNA損傷、DNA錯配修復的活性受到抑制、胞內RpoS反應和SOS反應被激活等。這些反應使胞內高保真的DNA復制狀態轉變為低保真的DNA修復狀態, 提高胞內突變率和重組活性。此外,基因轉錄影響基因組的不穩定, 容易產生DNA損傷, 并造成局部的高突變率, 即形成了轉錄偶聯的DNA修復與突變為基礎的適應性突變觀點。文章圍繞環境脅迫誘導細胞突變率增加和轉錄偶聯的DNA修復與突變這兩種適應性突變分子機制, 闡述其相關的研究進展, 以期更好地理解環境條件誘導細胞發生適應性突變的過程。

壓力誘導突變; 適應性進化; 超突變態; 轉錄偶聯的DNA突變

傳統的達爾文進化理論認為, 生物進化是生物個體發生變異后, 通過自然條件選擇的結果。生物的這種變異進化現象普遍存在, 如：臨床上頻繁出現的病原菌抗藥性突變, 通過連續傳代獲得適應性進化的工業菌株, 人體細胞的癌變化以及免疫系統細胞內誘發產生新的抗體基因等。……