16第十五章 DNA损伤与修复.docx

1、16第十五章 DNA损伤与修复第十五章 DNA损伤与修复遗传物质DNA的遗传保守性是维持物种相对稳固的最要紧因素。但是，在长期的生命演进进程中，生物体时刻受到来自内、外环境中各类因素的阻碍，DNA的改变不可幸免。各类体内外因素所致使的DNA组成与结构的转变称为DNA损伤（DNA damage）。DNA损伤可产生两种后果：一是DNA的结构发生永久性改变，即突变；二是致使DNA失去作为复制和（或）转录的模板的功能。在长期的进化中，不管低等生物仍是高等生物都形成了自己的DNA修复系统，可随时修复损伤的DNA，恢复DNA的正常结构，维持细胞的正常功能。DNA损伤的同时即伴有DNA修复系统的启动。受损细

2、胞的转归，在专门大程度上，取决于DNA的修复成效，如能正确修复，细胞DNA结构恢复正常，细胞得以维持正常状态；如损伤严峻，DNA不能被有效修复，则可能通过凋亡的方式，清除DNA受损的细胞，降低DNA损伤对生物体遗传信息稳固性的阻碍；当DNA发生不完全修复时，DNA发生突变，染色体发生畸变，可诱导细胞显现功能改变，乃至显现衰老、细胞恶性转化等生理病理转变。固然，若是遗传物质具有绝对的稳固性，那么生物将会失去进化的基础，就可不能呈现大千世界、万物生辉的自然景象。因此，生物多样性依托于DNA突变与DNA修复之间的良好平稳。第一节 DNA损伤DNA损伤的诱发因素众多。一样可分为体内因素与体外因素。前者

3、包括机体代谢进程中产生的某些代谢物，DNA复制进程中发生的碱基错配和DNA本身的热不稳固性等因素，可诱发DNA的“自发”损伤。后者包括辐射、化学毒物、药物、病毒感染、植物和微生物的代谢产物等。值得注意的是，体内因素与体外因素的作用，有时是不能截然分开的。许多体外因素是通过诱发体内因素，引发DNA损伤。但是，不同因素所引发的DNA损伤的机制往往是不相同的。一、多种因素通过不同机制致使DNA损伤（一）体内因素1. DNA复制错误 在DNA复制进程中，碱基的异构互变、4种dNTP之间浓度的不平稳等都可能引发碱基的错配，即产生非Watson-Crick碱基对。尽管绝大多数错配的碱基会被DNA聚合酶的校

4、对功能所纠正，但仍然不可幸免地有极少数的错配被保留下来，DNA复制的错配率约10的10次方分之一。另外，复制错误还表现为片段的缺失或插人。专门是DNA上的短片段重复序列，在真核细胞染色体上普遍散布，致使DNA复制系统工作时可能显现“打滑”现象，使得新生成的DNA上的重复序列拷贝数发生转变。DNA重复片段在长度方面有高度多态性，在遗传性疾病的研究中有重大价值。亨廷顿病、脆性X综合征(fragile X syndrome)、肌强直性营养不良（myotonic dystro-phy）等神经退行性疾病均属于此类。2. DNA自身的不稳固性 DNA结构自身的不稳固性是DNA自发性损伤中最频繁和最重要的因

5、素。当DNA受热或所处环境的pH值发生改变时,DNA分子上连接碱基和核糖之间的糖昔键可自发发生水解，致使碱基的丢失或脱落，其中以脱嘌呤最为普遍。另外，含有氨基的碱基还可能自发脱氨基反映，转变成另一种碱基，即碱基的转变，如C转变成U, A转变成I(次黄嘌298第十五章 DNA损伤与修复 299呤）等3.机体代谢进程中产生的活性氧 机体代谢进程中产生的活性氧（ROS）能够直接作用于碱基，如修饰鸟嘌呤，产生8-羟基脱氧鸟嘌呤等。（二）体外因素最多见的致使DNA损伤的体外因素，要紧包括物理因素、化学因素和生物因素等。这些因素致使DNA损伤的机制各有特点。1.物理因素 物理因素中最多见的是电磁辐射。依照

6、作用原理的不同，通常将电磁辐射分为电离辐射和非电离辐射。a粒子、粒子,X射线、射线等，能直接或间接引发被穿透组织发生电离，属电离辐射；紫外线和波长擅长紫外线的电磁辐射属非电离辐射。（1)电离辐射致使DNA损伤：电离辐射可直接作用于DNA等生物大分子，破坏分子结构，如断裂化学键等。同时，电离辐射还可激发细胞内的自由基反映，因此发挥间接破坏作用。这些作用最终可致使DNA分子发生碱基氧化修饰、碱基环结构的破坏与脱落、DNA链交联与断裂等多种转变。(2）紫外线照射致使DNA损伤：紫外线（ultraviolet，UV）属非电离辐射。按波长的不同，紫外线可分为UVA(400一320nm) ,UVB(320

7、一290nm)和UVC（290100nm）3种。UVA的能量较低，一样不造成DNA等大分子损伤。260nm左右的紫外线，其波长正好在DNA和蛋白质的吸收峰周围，容易致使DNA等生物大分子损伤。大气臭氧层可吸收320nm以下的大部份的紫外线，一样可不能造成地球上生物的损害。但最近几年来，由于环境污染，臭氧层的破坏日趋严峻，UV对生物的阻碍愈来愈为公众所关注。低波长紫外线的吸收，可使DNA分子中同一条链两相邻的胸腺嘧啶碱基（T)，以共价键连接形成胸腺嘧啶二聚体结构（TT），或称为环丁烷型嘧啶二聚体（图15-1）。紫外线也可致使其他嘧啶间形成类似的二聚体如CT,CC。二聚体的形成可使DNA产生弯曲和

8、扭结，阻碍DNA的双螺旋结构，使复制与转录受阻。另外，紫外线还会致使DNA链间的其他交联或链的断裂等损伤。2.化学因素 能引发DNA损伤的化学因素种类繁多，要紧包括自由基、碱基类似物、碱基修饰物和嵌人染料等。值得注意的是，许多肿瘤化疗药物是通过诱导DNA损伤，包括碱基改变、单链或双链DNA断裂等，阻断DNA的复制或RNA的转录，进而抑制肿瘤细胞增殖。因此，对DNA损伤及后继的肿瘤细胞死亡机制的熟悉，将十分有助于对肿瘤化疗药物的改良。300 第三篇 遗传信息的传递(1)自由基致使的DNA损伤：自由基是指能够独立存在，外层轨道带有未配对电子的原子、原子团或分子。自由基的化学性质异样活跃，可引发多种

9、化学反映，阻碍细胞功能。自由基的产生能够是外界因素与体内物质彼此作用的结果，如电离辐射产生的羟自由基（OH）和氢自由基（H），而生物体内代谢进程可产生活性氧自由基。OH具有极强的氧化性质，而H则具有极强的还原性质。这些自由基可与DNA分子发生彼此作用，致使碱基、核糖、磷酸基的损伤，引发DNA结构与功能异样。（2)碱基类似物致使的DNA损伤：碱基类似物是人工合成的一类与DNA正常碱基结构类似的化合物，通常被用作促突变剂或抗癌药物。在DNA复制时，因结构相似，碱基类似物可取代正常碱基掺人DNA链中，并与互补链上的碱基配对，进而引发碱基对的置换。比如，5-溴尿嘧啶（5-bromo uracil,5-

10、BU)是胸腺嘧啶的类似物，有酮式和烯醇式两种结构，前者与腺嘌呤配对，后者与鸟嘌呤配对，可致使AT配对与GC配对的彼此转变。(3)碱基修饰剂、烷化剂致使的DNA损伤：这是一类通过对DNA链中碱基的某些基团进行修饰，改变被修饰碱基的配对性质，进而改变DNA结构的化合物。例如亚硝酸能脱去碱基上的氨基，腺嘌呤脱氨后成为次黄嘌呤，不能与原先的胸腺嘧啶配对，而与胞嘧啶配对；胞嘧啶脱氨基成为尿嘧啶，不能与原先的鸟嘌呤配对，而与腺嘌呤配对，进而改变碱基序列。另外，众多的烷化剂如氮芥、硫芥、二乙基亚硝胺等可致使DNA碱基上的氮原子烷基化，引发分子电荷的转变，从而改变碱基配对，或烷基化的鸟嘌呤脱落形成无碱基位点，

11、或引发DNA链中的鸟嘌呤连接成二聚体，或致使DNA链交联与断裂。这些转变都能够引发DNA序列或结构的异样，并可阻止正常的修复进程。(4)嵌人性染料致使的DNA损伤：澳化乙锭、吖啶橙等染料可直接插人到DNA碱基对中，致使碱基对间的距离增大一倍，极易造成DNA两条链的错位，在DNA复制进程中往往引发核昔酸的缺失、移码或插人。这些染料在分子生物学可用于DNA的染色。物理因素和化学因素造成的DNA损伤的情形如图15-2所示。3.生物因素 生物因素要紧指病毒，如麻疹病毒和真菌等、风疹病毒、疱疹病毒、黄曲霉菌等，它们产生的毒素和代谢产物，如黄曲霉素等有诱变作用。第十五章 DNA损伤与修复 301二、DNA

12、损伤有多种类型DNA分子中的碱基、核糖与磷酸二酯键等都是DNA损伤因素作用的靶点。依照DNA分子结构改变的不同，DNA损伤有碱基脱落、碱基结构破坏、嘧啶二聚体形成、DNA单链或双链断裂、DNA交联等多种类型。1.碱基损伤与糖基破坏 化学毒物可通过对碱基的某些基团进行修饰而改变碱基的性质。例如，亚硝酸可致使碱基脱氨；在羟自由基的解决下，嘧啶碱基易发生加成、抽氢等反映，致使碱基环破裂；具有氧化活性的物质可造成DNA中嘌呤和嘧啶碱基的氧化修饰，形成8-羟基脱氧鸟昔或6一甲基尿嘧啶等氧化代谢产物；紫外线作用于DNA分子可形成嘧啶二聚体；糖基的碳原子和羟基上的氢可能与自由基反映。由于碱基损伤或糖基破坏，

13、在DNA链上可能形成一些不稳固点，最终可致使DNA链的断裂。2.碱基之间发生错配 如前所述，碱基类似物的掺人、碱基修饰剂的作用可改变碱基的性质，致使DNA序列中的错误配对。在正常的DNA复制进程中，存在着必然比例的自发碱基错配，最多见的是组成RNA的尿嘧啶替代胸腺嘧啶掺人到DNA分子中。3. DNA链发生断裂 DNA链断裂是电离辐射致DNA损伤的要紧形式。某些化学毒剂也可致使DNA链断裂。磷酸二酯键的断裂、脱氧戊糖的破坏、碱基的损伤和脱落都是引发DNA断裂的缘故。碱基损伤或糖基破坏可引发DNA双螺旋局部变性，形成酶灵敏性位点，特异的核酸内切酶能识别并切割如此的部位，造成链断裂。DNA链上被损伤

14、的碱基也能够被另一种特异的DNA一糖基化酶除去，形成无嘌呤嘧啶位点（apurinic-apyrimidinic site，AP site），或称无碱基位点（abasic site），这些位点在内切酶等的作用下可形成链断裂。DNA断裂能够发生在单链或双链上，单链断裂能迅速在细胞中以另一链为模板从头合成，完成修复；而双链断裂在原位修复的概率很小，需依托重组修复，这种修复致使染色体畸变的可能性专门大。因此，一样以为双链断裂的DNA损伤与细胞的致死性效应有直接的联系。4. DNA链的共价交联 DNA损伤中有多种交联形式。DNA双螺旋链中的一条链上的碱基与另一条链上的碱基以共价键结合，称为DNA链间交联

15、（DNA interstrand cross-linking）。DNA分子中同一条链中的两个碱基以共价键结合，称为DNA链内交联（DNA intrastrand cross-linking）。DNA分子还可与蛋白质以共价键结合，称为DNA一蛋白质交联（DNA protein cross-link-ing）。紫外线照射后形成的嘧啶二聚体确实是DNA链内交联的典型例子。以上别离叙述了各类类型的DNA损伤，事实上DNA损伤是相当复杂的。当DNA受到严峻损伤时，在局部范围发生的损伤常不止一种，而是多种类型的损伤复合存在。最多见的是碱基损伤、糖基破坏和链断裂，这种损伤部位被称为局部多样损伤部位。上述DN

16、A损伤可致使DNA模板发生碱基置换、插入、缺失、链的断裂等转变，并可能阻碍到染色体的高级结构。就碱基置换来讲，DNA链中一种嘌呤被另一种嘌呤取代，或嘧啶被另一种嘧啶取代，称为转换（transition)；嘌呤被嘧啶取代或反之，则称为颠换（tranaversion）。转换和颠换在DNA复制时可引发碱基错配，致使基因突变。碱基的插人和缺失可引发移码突变。DNA断裂阻止了RNA合成进程中链的延伸。DNA损伤引发的染色体结构转变也可造成转录，乃至是翻译的异样。所有这些转变可造成某种或某些基因信息发生丢失或异样，进而致使其表达产物的量与质的转变，对细胞的功能造成不同程度的阻碍。需要指出的是，由于密码子的

17、简并性（第十七章），上述的碱基置换并非必然发生氨基酸编码的改变。碱基置换能够造成改变氨基酸编码的错义突变（missense mutation）、变成终止密码子的无义突变（nonsense mutation）和不改变氨基酸编码的同义突变（same sense mutation）。教科书和文献中关于错义突变用氮基酸的单字母符号和位置一起注明，如B-Raf的第600位的jie氨酸突变成谷氨酸则可写为V600E，表示为B-RafV600E。302 第三篇 遗传信息的传递第二节 DNA损伤的修复在长期的生命活动中，生物体发生DNA损伤是不可幸免的。这种损伤所致使的结局取决于DNA损伤的程度，和细胞对损伤

18、DNA的修复能力。DNA损伤修复是指纠正DNA两条单链间错配的碱基、清除DNA链上受损的碱基或糖基、恢复DNA的正常结构的进程。DNA修复（DNA repair）是机体维持DNA结构的完整性与稳固性，保证生命延续和物种稳固的重要环节。细胞内存在多种修复DNA损伤的途径或系统。常见的DNA修复途径或系统包括，直接修复、切除修复、重组修复和损伤跨越修复等（表15-1）。值得注意的是，一种DNA损伤可通过量种途径来修复，而一种修复途径也可同时参与多种DNA损伤的修复进程。一、有些DNA损伤能够直接修复直接修复是最简单的一种DNA损伤的修复方式。修复酶直接作用于受损的DNA，将之恢复为原先的结构。1嘧

19、啶二聚体的直接修复 嘧啶二聚体的直接修复又称为光复活修复或光复活作用。生物体内存在着一种光复活酶（photoreactivating enzyme），能够直接识别和结合于DNA链上的嘧啶二聚体部位。在波长300一500nm的可见光激发下，光复活酶可将嘧啶二聚体解聚为原先的单体核苷酸形式，完成修复（图15-3）。光复活酶最初在低等生物中发觉。高等生物尽管也存在光复活酶，可是光复活修复并非是高等生物修复嘧啶二聚体的要紧方式。2.烷基化碱基的直接修复 催化此类直接修复的酶是一类特异的烷基转移酶，能够将烷基从核苷酸转移到自身肽链上，修复DNA的同时自身发生不可逆转的失活。例如，人类O的6次方一甲基鸟嘌

20、呤一DNA甲基转移酶，能够将O6位的甲基转移到酶自身的半胱氨酸残基上，使甲基化的鸟嘌呤恢复正常结构（图15-4）。3.无嘌呤位点的直接修复 DNA链上的嘌呤碱基受损时，可能被糖基化酶水解而脱落，生成无嘌呤位点。DNA嘌呤插人酶能催化游离嘌呤碱基或脱氧核苷与DNA嘌呤缺如部位从头生成糖苷共价键，致使嘌呤碱基的直接插人。这种作用具有很强的专一性。4.单链断裂的直接修复 DNA连接酶能够催化DNA双螺旋结构中一条链上缺口处的5一磷酸基团与相邻片段的3一羟基之间形成磷酸二酯键，从而直接参与部份DNA单链断裂的修复，如电离辐射所造成的切口。第十五章 DNA损伤与修复 303二、切除修复是最普追的DNA损

21、伤修复方式切除修复是生物界最普遍的一种DNA修复方式。通过此修复方式，可将不正常的碱基或核苷酸除去并替换掉。依据识别损伤机制的不同，又分为碱基切除修复和核苷酸切除修复两种类型。1、碱基切除修复碱基 切除修复（base excision repair）依托于生物体内存在的一类特异的DNA糖基化酶。整个修复进程包括，识别水解：DNA糖基化酶特异性识别DNA链中已受损的碱基并将其水解去除，产生一个无碱基位点；切除：在此位点的5端，无碱基位点核酸内切酶将DNA链的磷酸二酯键切开，去除剩余的磷酸核糖部份；合成：DNA聚合酶在缺口处以另一条链为模板修补合成互补序列；连接：由DNA连接酶将切口从头连接，使D

22、NA恢复正常结构（图15一）。肿瘤抑制基因表达产物p53在哺乳类动物细胞中参与调控碱基切除修复。直接证据是DNA烷化剂诱导的DNA损伤，在表达野生型TP53的细胞中可被有效修复，而在TP53缺失的细胞中修复速度明显减慢。304 第三篇 遗传信息的传递2.核苷酸切除修复与碱基切除修复不同，核苷酸切除修复( nucleotide excision repair)系统并非识别具体的损伤，而是识别损伤对DNA双螺旋结构所造成的扭曲，但修复进程与碱基切除修复相似。第一，由一个酶系统识别DNA损伤部位；第二，在损伤双侧切开DNA链，去除两个切口之间的一段受损的寡核苷酸；再次，在DNA聚合酶作用下，以另一条

23、链为模板，合成一段新的DNA，填补缺损区；最后，由连接酶连接，完成损伤修复。切除修复是DNA损伤修复的一种普遍形式，它并非局限于某种特殊缘故造成的损伤，而能一样性地识别和纠正DNA链及DNA双螺旋结构的转变，修复系统能够利用相同的机制和一套修复蛋白去修复一系列性质各异的损伤。遗传性着色性干皮病（xeroderma pigmentosum, XP)的发病，确实是由于DNA损伤核苷酸切除修复系统基因缺点所致。有关人类XP相关的核苷酸切除修复系统缺点基因的一样情形，见以下文本框的内容，和表15-2。另外,Cockyne综合征和人毛发二硫键营养不良症等疾病的遗传病因也是DNA损伤核苷酸切除修复系统基因

24、缺点。框15-1遗传性XP遗传性XP是由匈牙利裔皮肤科教授M. Kaposi与岳父，于1870年在他们合著的皮肤病教材中最先描述的。XP患者的皮肤对阳光极度歌感，易受照射损伤，可在幼年时罹患皮肤癌，同时伴有智力发育迟缓，神经系统功能紊乱等症状。J. E. Cleaver等第一发觉，XP是由于患者对紫外线照射造成的皮肤细胞的DNA损伤的切除修复缺点所致。后来经细胞融合技术进一步发觉，XP患者的皮肤细胞与大鼠的体细胞融合后所形成的杂种细胞会从头取得DNA损伤切除修复的能力，从而可幸免于紫外线照射所造成的损伤；而且关于某些来自于XP患者的成纤维细胞经彼此融合后也会从头取得上述能力。这些现象提示，XP

25、具有多型性，而且各型之间可彼此补偿。已有7种互补型（A,B,C,D,E,F,G)被发觉，而与之相对应的DNA损伤核苷酸切除修复缺点相关基因别离被命名为XPA,XPB、XPC、XPD、XPE、XPF和XPG等。第十五章 DNA损伤与修复 305人类的DNA损伤核苷酸切除修复需要大约30多种蛋白的参与。其修复进程如下：第一由损伤部位识别蛋白XPC和XPA等，再加上DNA复制所需的SSB，结合在损伤DNA的部位；XPB、XPD发挥解旋酶的活性，与上述物质一起作用在受损DNA周围形成一个凸起；XPG与XPF发生构象改变，别离在凸起的3一端和5一端发挥核酸内切酶活性，在增殖细胞核抗原(PCNA）的帮忙下

26、，切除并释放受损的寡核苷酸；遗留的缺损区由聚合酶或。进行修补合成；最后，由连接酶完成连接。核苷酸切除修复不仅能够修复整个基因组中的损伤，而且能够修复那些正在转录的基因模板链上的损伤，后者又称为转录偶联修复（transcription-coupled repair），因此，更具踊跃意义。在此修复中，所不同的是由RNA聚合酶承担起识别损伤部位的任务。3.碱基错配修复 错配是指非Watson-Crick碱基配对。碱基错配修复也可被看做是碱基切除修复的一种特殊形式，是维持细胞中DNA结构完整稳固的重要方式，要紧负责纠正：复制与重组中显现的碱基配对错误；因碱基损伤所致的碱基配对错误；碱基插入；碱基缺失。

27、从低等生物到高等生物，均拥有保守的碱基错配修复系统或途径。继细菌错配修复机制研究以后，真核细胞的错配修复机制的研究，最近几年来也取得专门大进展。现已发觉多种与大肠杆菌MutS、MutL高度同源的参与错配修复的蛋白，如与大肠杆菌MutS高度同源的人类的MSH2（MutS Homolog 2）、MSH6、MSH3等。MSH2和MSH6的复合物可识别包括碱基错配、插入、缺失等DNA损伤，而由MSH2和MSH3形成的蛋白复合物则要紧识别碱基的插入与缺失。有关定位于细胞核内的人类错配修复系统成员的一样情形见表15-3。306 第三篇 遗传信息的传递三、DNA严峻损伤时需要重组修复双链DNA分子中的一条链

28、的断裂，可被模板依托的DNA合成系统修复，可不能给细胞带来严峻后果。但DNA分子的双链断裂是一种极为严峻的损伤。与其他修复方式不同的是，双链断裂修复没有互补链提供修复断裂的遗传信息，需要另外一种更为复杂的机制，即重组修复来完成。重组修复是指依托重组酶系，将另一段未受损伤的DNA移到损伤部位，提供正确的模板，进行修复的进程。依据机制的不同，重组修复可分为同源重组修复和非同源结尾连接重组修复。1.同源重组修复 所谓同源重组修复(homologous recombination repair) ,指的是参加重组的两段双链DNA在相当长的范围内序列相同（200bp)，如此就能够保证重组后生成的新区序列

29、正确。大肠杆菌和酵母同源重组的分子机制已比较清楚，起关键作用的是RecA蛋白，也被称作重组酶，它是一个由352个氨基酸组成的蛋白质分子。多个RecA单体在DNA上聚集，形成右手螺旋的核蛋白细丝，细丝中具有深的螺旋凹槽，能够识别和容纳DNA链。在ATP存在的情形下，RecA可与损伤的DNA单链区结合，使DNA伸展，同时RecA可识别一段与受损DNA序列相同的姐妹链，并使之与受损DNA链并列排列，交叉互补，并别离以结构正常的两条DNA链为模板重建损伤链。最后在其他酶的作用下，解开交叉互补，连接新合成的链，完成同源重组（图15-6）。同源重组生成的新片段具有很高的忠实性。2.非同源结尾连接的重组修复

30、 非同源结尾连接重组修复( non-homologous end joining re-combination repair)，是哺乳类动物细胞DNA双链断裂的一种修复方式，顾名思义，即两个DNA分子的结尾不需要同源性就能够连接起来。因此，非同源结尾连接重组修复的DNA链的同源性不高，修复的DNA序列中可存在必然的错误。关于拥有庞大基因组的哺乳类动物细胞来讲，发生错误的位置可能并非在必需基因上，如此仍然能够维持受损细胞的存活。非同源结尾连接重组修复中起关键作用的蛋白分子是DNA依托的蛋白激酶（DNA-dependent protein kinase, DNA-PK），是一种核内的丝氨酸苏氨酸蛋

31、白激酶，由一个分子量大约为465 kDa的催化亚基（DNA-PKcs）和一个能结合DNA游离端的异二聚体蛋白Ku组成。DNA-PKcs的要紧作用是介导DNA-PK的催化功能，Ku蛋白可与双链DNA的断端连接，增进双链断裂的重接。另一个参与非同源结尾连接重组修复的重要蛋白是XRCC4（X-ray repair, complementing de-fective，in chinese hamster），它能与DNA连接酶形成复合物，并增强连接酶的活力，在DNA连接酶与组装在DNA结尾的DNA-PK复合物相结合的进程中起中间体作用。非同源结尾连接重组修复既是修复DNA损伤的一种方式，又能够被看做是一

32、种生理性基因重组策略，将原先并未连在一路的基因或片段连接产生新的组合，如B淋巴细胞、T淋巴细胞的受体基因、免疫球蛋白基第十五章 DNA损伤与修复 307因的构建与重排等。四、某些修复发生在跨越损伤DNA的复制事件以后当DNA双链发生大范围的损伤，DNA损伤部位失去了模板作用，或复制叉已解开母链，致使修复系统无法通过上述方式进行有效修复，细胞能够诱导一个或多个应急途径，跨过损伤部位先进行复制，再设法修复。而依照损伤部位跨越机制的不同，这种跨越损伤DNA的修复又被分为重组跨越损伤修复与合成跨越损伤修复两种不同类型。1.重组跨越损伤修复当 DNA链的损伤较大，致使损伤链不能作为模板复制时，细胞利用同源重组的方式，将DNA模板进行重组互换，使复制能够继续下去。但是，在大肠杆菌中，还有某些新的机制，当复制进行到损伤部位时，DNA聚合酶III停止移动，并从模板上离开下来，然后在损伤部位的下游从头启动复制，从而在子链DNA上产生一个缺口。RecA重组蛋白将另一股健康母链上对应的序列重组到子链DNA的缺口处填补。通过重组跨越，解决了有损伤的 DNA分