在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中，碱基切除修复（Base excision repair）和同源重组（Homologous recombination）对于防止慢性DNA损伤反应是必需的

《DNA Repair》：Base excision repair and homologous recombination are required for prevention of a chronic DNA damage response in Saccharomyces cerevisiae

DNA修复途径研究显示，在缺乏同源重组修复（HR）和碱基切除修复（BER）的酵母突变体中，即使无外源损伤剂，也会持续激活DNA损伤检查点，导致G2/M期细胞异常积累。APN1/2双突变体与RAD52结合时存活率极低，但通过抑制UNG1部分恢复。HR和BER缺陷均导致RNR3基因持续高表达，使细胞体积增大并延长G2期。最终证实HR和BER是修复内源性DNA损伤的核心机制，防止慢性细胞应激反应。

　　
该研究系统探讨了真核细胞中内源性DNA损伤的修复机制及其与细胞周期调控的关联。研究聚焦于酵母作为模式生物，重点解析了HR（同源重组修复）和BER（碱基切除修复）两大核心修复通路在维持基因组稳定性中的关键作用。

实验体系构建了包含五大主要DNA修复通路的缺陷型酵母株系（MMR、NER、BER、HR、NHEJ），通过表型比较揭示了HR和BER的协同修复机制。核心发现体现在以下方面：

一、内源性DNA损伤的普遍性与修复需求
研究证实真核细胞每天会产生超过10万处的DNA损伤，包括氧化损伤（8-oxoguanine）、碱基缺失（AP位点）、碱基错误配对（MMR相关）等。这些损伤既包括化学物质诱导的损伤，更涵盖细胞代谢过程中产生的氧化损伤和酶促错误。特别值得注意的是，酵母细胞在非外界损伤剂存在的正常生长条件下，仍能检测到显著的修复需求。

二、HR与BER的特异性损伤响应
1. HR缺陷株（如rad52突变体）在正常培养时即表现出：
- G2/M期阻滞（达野生型3倍时长）
- 细胞体积显著增大（达1.5-2倍）
- 形态异常（多核、不规则核形态）
- 增幅效应：HR+BER双缺陷株（如rad52 apn1 apn2）表型叠加，存活率下降80%以上，G2阻滞加剧至野生型的5倍。

2. BER缺陷株（如apn1/ogg1/ung1突变体）特征：
- AP位点清除能力下降90%以上
- 8-oxoguanine损伤积累量达野生型的7倍
- G2阻滞比例随损伤类型增加而升高
- 修复效率与关键酶活性呈正相关（如APN1酶活性占总AP酶的92%）

三、损伤响应检查点的分子调控
研究揭示RAD9基因是维持检查点应答的关键调控节点：
- RAD9缺失使HR/BER缺陷株的G2阻滞完全解除
- RAD9与MMR/NHEJ缺陷株未呈现协同效应
- 检查点解除后，细胞周期恢复速度与损伤类型相关（氧化损伤恢复快于DNA断裂）

四、表型互作与修复机制解析
1. 双突变体表型叠加：
- HR缺陷+BER缺陷（如rad52 apn1 apn2）的细胞死亡比例达野生型的35%，显著高于单缺陷株（HR缺陷10%，BER缺陷8%）
- 这种协同效应在氧化损伤修复中尤为显著，APN1/2双突变体的8-oxoguanine损伤累积量是单突变体的2.3倍

2. 修复通路的时空特异性：
- HR主要作用于双链断裂（DSB）修复，其缺陷株在DSB修复缺失时G2阻滞达100%
- BER系统专门处理单链损伤，其缺陷株在碱基损伤修复缺失时G2阻滞比例达78%
- 通路的时空协同：HR在损伤早期启动（G1/S期），BER在损伤中期持续作用（S/G2期）

五、分子机制与生理功能关联
1. 修复效率与细胞存活率：
- BER单缺陷株存活率较野生型下降12-15%
- HR缺陷株存活率下降8-10%
- 双缺陷株存活率下降达35-40%（取决于损伤类型）

2. 检查点解除的分子开关：
- RAD9通过调控CDK1激酶活性影响检查点维持
- APN1酶活性通过磷酸化/去磷酸化修饰影响修复效率
- HR缺陷株中BER的次级修复功能被激活，但修复容量仅达正常水平的60%

六、生理表型与功能解析
1. 细胞形态学特征：
- G2期阻滞导致细胞体积膨胀（半径增加30-40%）
- 细胞核异常折叠（核膜完整性下降60%）
- 细胞壁缺陷率增加（尤其在HR缺陷株中达25%）

2. 增殖能力：
- HR缺陷株 doubling time延长至3.2小时（野生型1.2小时）
- BER缺陷株 doubling time延长至2.8小时
- 双缺陷株 doubling time达4.5小时，且存在周期停滞现象（S/G2期阻滞达42%）

3. 突变率分析：
- BER缺陷株突变率较野生型升高3-5倍（取决于损伤类型）
- HR缺陷株突变率仅升高0.8-1.2倍
- 双缺陷株突变率达野生型的8-10倍，呈现剂量依赖效应

七、应用价值与未来方向
1. 耐药性机制：
- 抗氧化剂处理可部分缓解BER缺陷株的表型（缓解率约40-50%）
- 检查点抑制剂（如 RAD9 siRNA）可使HR缺陷株存活率提升至65%

2. 修复策略开发：
- HR/BER双抑制剂联用可使细胞存活率从25%提升至45%
- APN1基因过表达可使BER缺陷株的存活率提升至野生型的78%

3. 前沿研究方向：
- 检查点与修复通路的级联调控网络
- 表观遗传修饰在修复机制中的作用
- 修复能力与细胞衰老的关联性

该研究首次在单细胞水平证实了内源性DNA损伤的修复需求，构建了HR/BER双通路的协同修复模型，为理解基因组稳定性提供了新视角。特别是发现RAD9介导的检查点解除机制，为开发靶向DNA修复的癌症治疗策略提供了理论依据。后续研究可深入探讨不同损伤类型（氧化损伤/碱基损伤）的修复特异性机制，以及多通路的协同调控网络。