مکانیسم هایی برای ترمیم ساختار DNA آسیب دیده تعمیر

7608 0

زیر بازسازیبه معنای ترمیم بافت، اندام یک ساختار تخصصی از دست رفته یا آسیب دیده است.

بازسازی فیزیولوژیکی شامل به روز رسانی است خواص مورفوفانکشنالبافت یا اندام از طریق مکانیسم‌های طبیعی، مانند تشکیل استون‌های جدید و تحلیل استخوان‌های فرسوده و قدیمی در استخوان.

در بازسازی ترمیمیفرآیند تشکیل ساختارهای جدید در محل آسیب یا آسیب وجود دارد. به عنوان مثال، می توان به روند شکستگی طولانی اشاره کرد استخوان های لوله ای. فرآیندهای بازسازی سلولی ترمیمی، که شامل تشکیل بافت ها در محل مرگ عناصر آسیب دیده است، تا حد زیادی توسط شرایط مکانیکی تنظیم می شود. به طور خاص، تغییر شکل ماده بازسازی شده، مانند کشش، به دلیل ناپایداری، می تواند هم تشکیل پینه و هم جذب استخوان را در ناحیه سطوح تماس تحریک کند. اگر تحلیل رخ دهد، ناپایداری در ناحیه شکستگی افزایش می یابد. تغییر شکل فزاینده بازسازی شده، به عنوان مثال، با استفاده از دستگاه های فشرده سازی حواس پرتی برای استئوسنتز، می تواند منجر به تمایز تدریجی سلول های استرومایی در جهت افزایش قدرت و سفتی آنها شود. بنابراین، بافت گرانوله نرم، که قادر به مقاومت در برابر تغییر شکل قابل توجه است، جایگزین می شود بافت همبندکه دارای سفتی بیشتر، اما مقاومت کششی کمتری است. این فرآیند اغلب به عنوان درمان "غیر مستقیم" شناخته می شود. اگر شکاف شکستگی کوچک باشد و قطعات استخوان به خوبی با فشرده سازی بین تکه ای تثبیت شوند، تغییر شکل خود را به حداقل می رساند. این اغلب منجر به مستقیم می شود بافت استخوانیو تحلیل استخوان و تشکیل کالوس پریوستال همیشه ضروری نیست. این نوع از بهبود شکستگی "مستقیم" (تماس) نامیده می شود.

پس از پاکسازی کانون التهاب از اجسام میکروبی و خارجی، مکانیسم هایی که با مشارکت لنفوسیت ها و ماکروفاژها انجام می شوند روشن می شوند. لنفوسیت‌ها IL-2 و TNF ترشح می‌کنند که مونوسیت‌های خون را فعال می‌کنند، که از مرحله اولیه در بافت‌ها عبور کرده و به ماکروفاژهای فعال تبدیل می‌شوند. این سلول ها به نوبه خود فاکتورهای رشدی مانند FGF، فاکتور رشد مشتق از پلاکت، IL-6 را در بافت اطراف ترشح می کنند که بر استئوبلاست ها، فیبروبلاست ها و سلول های اندوتلیال تأثیر می گذارد. فیبروبلاست ها تقسیم می شوند و با بالغ شدن، شروع به ترشح اجزای ماتریکس خارج سلولی (پروتئوگلیکان ها، گلیکوزآمینوگلیکان ها، فیبرونکتین، آدهزین ها و غیره) از جمله کلاژن می کنند. ماکروفاژها با تولید آنزیم های کلاژناز و الاستاز در صورت لزوم، فیبریلوژنز را کنترل می کنند. لازم به ذکر است که عملکرد بهینه اکثر ایزوفرم های این آنزیم ها در یک محیط خنثی نهفته است. زمانی که تمام محصولات اسیدی در کانون التهاب قبلاً حذف یا خنثی شده باشند. علاوه بر این، ماکروفاژها از طریق ترشح پروستاگلاندین‌ها و FGF، FGF و سایر عوامل می‌توانند عملکرد فیبروبلاست‌ها را تحریک یا سرکوب کنند، در نتیجه بر حجم بافت جدید تأثیر می‌گذارند (Ketlitsky، 1995؛ Serov et al., 1995).

به موازات آن، فرآیندهای رگزایی فعال می شوند. در همان زمان، ماکروفاژها، همانطور که بود، از تونل هایی در ماتریکس خارج سلولی عبور می کنند، که سلول های اندوتلیال به داخل آن مهاجرت می کنند. در همان زمان، مویرگ های جدید ظاهر می شوند، که رشد می کنند، به بیشتر تبدیل می شوند کشتی های بزرگ، منشعب شده و به بافت جدید نفوذ می کند (Mayansky, Ursov, 1997). این فرآیند تا حدی شبیه مکانیسم رشد آپوزیونی بافت استخوان یا تشکیل پینه در شکستگی است که در آن می توان همان توالی بیولوژیکی عمومی وقایع را در ظاهراً ردیابی کرد.

در نتیجه بهبود زخم، بافت جدیدی تشکیل می شود که تا حدودی جایگزین عملکرد ساختارهای آسیب دیده می شود. متأسفانه، همه التهاب ها به چنین نتیجه ای ختم نمی شوند. در برخی موارد، با تشکیل عیوب مختلف رخ می دهد، بافت اسکار درشت، عبور می کند. مرحله مزمن، شامل مکانیسم های خودایمنی و اسکلروز (کلسیفیکاسیون) بافت ها است.

A.V. کارپوف، V.P. شاخوف
سیستم های تثبیت خارجی و مکانیسم های تنظیمی بیومکانیک بهینه

ترمیم DNA- این تعمیر آن است، یعنی تصحیح خطاهایی که در ساختار مولکول رخ می دهد. کلمه "تعمیر" از "تعمیر" انگلیسی گرفته شده است که به "تعمیر"، "تعمیر" و غیره ترجمه شده است.

اشتباهات در ساختار DNA که قابل ترمیم هستند اغلب به عنوان نقض توالی نوکلئوتیدها - واحدهای ساختاری که هر رشته DNA را تشکیل می دهند - درک می شوند. مولکول DNA از دو رشته تشکیل شده است که مکمل یکدیگر هستند. این بدان معنی است که اگر آسیبی در یکی از مدارها رخ دهد، مدار دوم بدون آسیب می تواند بخش آسیب دیده مدار اول را بازیابی کند. علاوه بر این، در سلول‌های یوکاریوتی، هر کروموزوم همولوگ است، یعنی شامل مجموعه‌ای از ژن‌ها (اما نه آلل) است. در حالت شدید، هنگامی که یک محل در هر دو رشته مولکول آسیب دیده است، می توان آن را از کروموزوم همولوگ کپی کرد. همچنین پس از فاز S چرخه سلولی، زمانی که همانندسازی (خود کپی) اتفاق افتاد، هر کروموزوم از دو کروماتید دو رشته ای یکسان با یکدیگر تشکیل شده است، یعنی در واقع از دو مولکول DNA یکسان. این همچنین می تواند برای بازیابی ساختار اصلی یک مولکول آسیب دیده استفاده شود.

در فرآیند تکامل، مکانیسم‌های مولکولی سلولی مختلفی که مسئول تعمیر DNA هستند، پدیدار شده‌اند. اساساً اینها آنزیم های مختلف و مجتمع های آنها هستند. برخی از آنها نیز در تکثیر نقش دارند. آسیب به ژن هایی که چنین آنزیم هایی را رمزگذاری می کنند بسیار خطرناک است. این منجر به از دست دادن یک یا آن مکانیسم جبران می شود. در این حالت، تجمع سریع تر آسیب و جهش در سلول ها رخ می دهد. اغلب این دلیل تقسیم غیرقابل کنترل سلول ها، به عنوان مثال، ظهور تومورها است.

از سوی دیگر، اگر آسیب DNA به ویژه قوی باشد، مکانیسم خود تخریبی در سلول ها فعال می شود. آپوپتوز). بنابراین، چنین سلول هایی مجاز به تقسیم نیستند، به این معنی که نسل بعدی آسیب DNA قابل توجهی نخواهد داشت.

با توجه به این نکته، اشتباهات در ساختار DNA می تواند در مراحل مختلف وجود آن (در طول سنتز، در دوره های قبل و بعد از سنتز) رخ دهد. دلایل مختلف(به طور تصادفی، تحت تأثیر مواد شیمیایی مواد فعال، تشعشع و غیره). همچنین، تغییرات متفاوت است (از دست دادن گروه شیمیایینوکلئوتید یا اضافه کردن یک نوکلئوتید اضافی، جایگزینی یک نوکلئوتید با دیگری، ایجاد پیوند شیمیاییبین دو نوکلئوتید مجاور، شکستن زنجیره، از دست دادن یک سایت و غیره). با توجه به این تنوع، طبقه بندی مکانیسم های جبران خسارت دشوار است. اغلب آنها به مواردی تقسیم می شوند که در حین تکرار، بلافاصله پس از آن و در طول بقیه اتفاق می افتد. چرخه زندگیسلول ها. مهمترین علل تغییر ساختار DNA و روش های ترمیم در زیر ذکر شده است.

باید در نظر داشت که همه خطاها اصلاح نمی شوند، خطاهای نسبتاً جزئی و غیر بحرانی می توانند به نسل بعدی سلول ها و موجودات منتقل شوند. آنها را نمی توان آسیب نامید، بلکه - جهش. بیشتر جهش‌ها مضر هستند، اما آنهایی که در شرایط خاص خنثی یا مفید هستند محیط، به عنوان ماده ای برای تکامل عمل می کند. بنابراین، ناقص بودن مکانیسم های ترمیم DNA، تنوع حیات را در سیاره ما تضمین کرد.

تصحیح توالی نوکلئوتیدی در حین تکثیر

DNA پلیمرازها کار اصلی همانندسازی DNA را با افزودن نوکلئوتید توسط نوکلئوتید به یک رشته جدید انجام می دهند. علاوه بر عملکرد اصلی، بسیاری از پلیمرازها قادرند آخرین نوکلئوتید متصل به نادرست را حذف کنند، یعنی مکمل نوکلئوتید زنجیره الگو نیست.

ساختار شیمیایینوکلئوتیدها را می توان تا حدودی اصلاح کرد. در همان زمان، آنها شروع به اتصال با پیوندهای هیدروژنی می کنند نه با شرکای مکمل خود. به عنوان مثال، سیتوزین باید به گوانین متصل شود. اما شکل تغییر یافته آن به آدنینی که تیمین قرار بود به آن متصل شود، پیوند هیدروژنی دارد.

هنگامی که یک رشته DNA جدید سنتز می شود، نوکلئوتید بعدی ابتدا با پیوند هیدروژنی به پایه مکمل الگو متصل می شود. پس از آن، پلیمراز آن را با یک پیوند کووالانسی به انتهای زنجیره در حال رشد متصل می کند.
با این حال، اگر یک نوکلئوتید اصلاح شده باشد که به طور نامناسب به پایه مکمل زنجیره مادر متصل شده باشد، معمولاً به سرعت به شکل اولیه خود باز می گردد و غیر مکمل می شود. پیوندهای هیدروژنی شکسته می شوند و معلوم می شود که انتهای زنجیره جدید دارای یک نوکلئوتید آزادانه آویزان است که به طور کووالانسی به زنجیره سنتز شده متصل است.

در این صورت DNA پلیمراز نمی تواند نوکلئوتید بعدی را اضافه کند و چیزی جز حذف این نوکلئوتید اشتباه باقی نمی ماند.

اگر پیوندهای هیدروژنی شکسته نشوند، زنجیره به رشد بیشتر در پشت نوکلئوتید اشتباه ادامه می دهد و جهش نقطه ای باقی می ماند. بعد از تکرار قابل رفع است.

بلافاصله پس از تکرار تعمیر کنید

پس از سنتز یک رشته جدید DNA، کمپلکس های آنزیمی خاصی بازهای نامتناسب را تشخیص می دهند. در عین حال، مشکل تعیین زنجیره های جدید و قدیمی مولکول DNA وجود دارد. مورد جدید با عدم وجود بازهای متیله و در یوکاریوت ها با وجود شکاف های زمانی متمایز می شود. با توجه به این ویژگی ها، کمپلکس های آنزیمی دقیقاً زنجیره جدید سنتز شده را شناسایی می کنند. بنابراین، در جفت بازهای غیر مکمل، "اشتباه" نوکلئوتید زنجیره جدید است.

هنگامی که یک خطا پیدا می شود، آنزیم های دیگر کل بخش DNA حاوی باز اشتباه را قطع می کنند، نه فقط یک نوکلئوتید. پس از آن، پلیمراز این محل را بازسازی می کند و لیگاز آن را با بقیه زنجیره می دوزد. این مکانیسم، زمانی که یک قطعه DNA بریده می شود و دوباره سنتز می شود، نامیده می شود تعمیر اکسیزیون(از کلمه excision - برش، برش)، کاملاً همه کاره است و در بسیاری از موارد ترمیم استفاده می شود و نه تنها هنگام "بررسی" DNA بلافاصله پس از تکرار.

مکانیسم های ترمیم در آسیب DNA

DNA یک ارگانیسم می تواند نه تنها به دلیل اشتباهات در طول همانندسازی تغییر کند. سلول زندگی می کند، در معرض عوامل خارجی نامطلوب قرار می گیرد، محیط بیوشیمیایی داخلی آن می تواند تغییر کند و واکنش هایی را تحریک کند که برای DNA مضر هستند. در نتیجه ماده ژنتیکی به نوعی آسیب می بیند. بسته به نوع آسیب و مقیاس آن، مکانیسم های ترمیم مختلفی فعال می شوند که شامل مجموعه های کمی متفاوت از کمپلکس های آنزیمی است.

1. آنزیم هایی وجود دارند که تغییرات نوکلئوتیدی را در محل بدون حذف قطعات DNA معکوس می کنند. به عبارت دیگر، اگر یک نوکلئوتید در زنجیره حاوی گوانین پایه (G) وجود داشته باشد که در نتیجه واکنش شیمیایییک گروه متیل را متصل کرده و به متیل گوانین تبدیل می کند، سپس آنزیم آن را دوباره به گوانین تبدیل می کند. اساساً، چنین ترمیم DNA مربوط به اتصال- جدا شدن گروه های خاصی از اتم ها است.

2. در صورت از بین رفتن پایه های پورین، ترمیم اکسیزیون ممکن است رخ دهد. در مورد دآمیناسیون و برخی دیگر از تغییرات ساختاری در بازها، آنزیم های گلیکوزیلاز فقط پایه آسیب دیده نوکلئوتید را قطع می کنند. و تنها پس از آن تعمیر استاندارد برش ادامه می یابد.

3. در هنگام تشکیل دایمرها، زمانی که دو نوکلئوتید مجاور به یکدیگر متصل می شوند، یک بخش نیز بریده می شود. به طور معمول، چنین واکنش هایی در نتیجه قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش رخ می دهد. تشکیل یک دایمر باعث ایجاد واگرایی رشته های مکمل DNA در این ناحیه و مناطق اطراف می شود. یک حباب تشکیل می شود که توسط آنزیم ها شناسایی می شود. در مرحله بعد، تعمیر اکسیزیونی شروع می شود.

4. هنگامی که ساختار هر دو زنجیره آن در یک مکان شکسته شود چنین آسیب شدیدی به مولکول های DNA وارد می شود. در این صورت، با توجه به اصل مکمل بودن، دیگر امکان بازگرداندن یک زنجیره از زنجیره دیگر وجود ندارد. یک نمونه از این آسیب ها ممکن است شکستن یک مولکول DNA به دو قسمت باشد، برای مثال، تحت تأثیر تابش رادیواکتیو قوی.

در صورت آسیب به هر دو رشته مولکول DNA، زمانی که به جای ناحیه آسیب دیده، بخشی از یک کروموزوم همولوگ یا کروماتید خواهر وارد شود، ترمیم نوترکیبی می تواند کمک کند. در صورت شکست، آنزیم هایی نیز وجود دارند که می توانند قطعه شکسته شده DNA را دوباره بچسبانند. با این حال، برخی از نوکلئوتیدها ممکن است از بین بروند، که به نوبه خود می تواند منجر به جهش های جدی شود.

ترمیم نوترکیبی در دوره پیش سنتز چرخه سلولیفقط بین کروموزوم های همولوگ رخ می دهد، زیرا هر کروموزوم در این دوره فقط از یک کروماتید تشکیل شده است. در طول دوره پس از سنتز، زمانی که کروموزوم ها از دو کروماتید یکسان تشکیل شده اند، می توان یک سایت را از یک کروماتید خواهر قرض گرفت.

لازم به تاکید است که مجموعه آلل ها در کروماتیدهای خواهر در ابتدا یکسان است (اگر تلاقی وجود نداشته باشد). کروموزوم های همولوگ این کار را نمی کنند. بنابراین، از نقطه نظر ژنتیک، نوترکیبی واقعی تنها در مورد تبادل بین کروموزوم های همولوگ رخ می دهد. اگرچه در اینجا در هر دو مورد ما در مورد نوترکیب صحبت می کنیم.

بیایید چنین مثالی را در نظر بگیریم. فرض کنید یک دایمر تیمین در DNA بوجود آمده است که قبل از همانندسازی ترمیم نشده است. در فرآیند همانند سازی، زنجیره های مولکول DNA اصلی از هم جدا می شوند و یک زنجیره مکمل جدید روی هر کدام ساخته می شود. روی زنجیره الگو که حاوی دایمر تیمین است، نمی توان یک سایت زنجیره ای جدید در این منطقه ساخت. در اینجا به سادگی هیچ الگوی عادی وجود ندارد. یک شکاف در رشته دختری ظاهر می شود، در حالی که یک دایمر در رشته مادر باقی می ماند. یعنی این مولکول DNA "نمی داند" توالی نوکلئوتیدی صحیح محل چیست.

تنها راه نجات در این مورد، قرض گرفتن یک قطعه DNA از کروماتید دیگر است. از یکی از زنجیر او منتقل شده است. شکاف ایجاد شده در اینجا مطابق با الگوی زنجیره مکمل ساخته شده است. محل منتقل شده روی مولکول آسیب دیده شکافی در زنجیره دختر ایجاد می کند، در حالی که زنجیره اصلی حاوی یک دایمر است که می تواند بعداً تعمیر شود.

اصول ترمیم DNA در موجودات مختلف مشابه است. یک سلول تعدادی آسیب را از DNA حذف می کند فعال سازی مجدد مستقیمبنابراین، بازهای نیتروژنی آلکیله اصلاح می شوند. حذف دایمرهای تیمین در نور نیز به همین نوع تعمیر تعلق دارد. انواع دیگر ترمیم آسیب DNA با اشعه ماوراء بنفش نامیده می شود تعمیر تاریکی،برای تمایز از فعال سازی مستقیم نوری

اگر فعال سازی مجدد مستقیم امکان پذیر نباشد، مکانیسم ها تعمیر اکسیزیونکه مناطق آسیب دیده را از DNA حذف می کند. با این نوع ترمیم، اندونوکلئازهای ویژه یک رشته DNA را در نزدیکی محل آسیب قطع می کنند. در مرحله بعد، اگزونوکلئازها ناحیه آسیب دیده را حذف می کنند. شکاف حاصل توسط DNA پلیمراز پر می شود و شکاف باقی مانده توسط DNA لیگاز به هم متصل می شود. مشاهده می‌شود که ترمیم برش همیشه از یک اصل استفاده می‌کند: ناحیه DNA آسیب‌دیده برداشته می‌شود و سپس بر روی الگوی رشته DNA مکمل آسیب‌دیده بازیابی می‌شود.

تعمیر القاییتحت شرایطی که میزان آسیب DNA را افزایش می دهد، منابع ترمیمی اضافی سلول القا می شود. در باکتری ها، ترمیم القایی تنها زمانی استفاده می شود که آسیب زیادی در DNA وجود داشته باشد که شروع به تهدید سلول به مرگ کند. بنابراین سیستم تعمیر القایی نامیده می شود جبران SOS. درجه القای سیستم SOS با میزان آسیب تعیین می شود. درجه القای سیستم SOS به معنای خاصی نشان دهنده "بهزیستی" سلول و شانس بقای آن است. بنابراین، برخی از باکتریوفاژهای معتدل از القای سیستم SOS به عنوان سیگنالی برای تکثیر و تخریب سلول میزبان استفاده می کنند.

تکرار اطلاعات در دو رشته مکمل DNA امکان تصحیح همه انواع آسیب ها را بدون خطا نمی دهد. مکانیسم‌های ترمیم توصیف‌شده نمی‌توانند با آسیب‌هایی مانند پیوندهای عرضی بین رشته‌ای کووالانسی، که می‌توانند تحت تأثیر تعدادی جهش‌زا یا شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA رخ دهند، مقابله کنند. چنین آسیبی فقط در حضور یک مولکول DNA دست نخورده همولوگ قابل ترمیم است. از طریق نوترکیبی

سلول‌ها دارای «تیم‌های تعمیر» مختلفی هستند که ایمنی اطلاعات ذخیره‌شده روی DNA را کنترل می‌کنند. چنین سیستم های سلولی که آسیب DNA را ترمیم می کنند، سیستم های ترمیم نامیده می شوند.

در باکتری اشریشیا کلی، بیش از 50 ژن در حال حاضر شناخته شده است که فرآیندهای ترمیم را کنترل می کنند. این ژن ها آنزیم هایی را کد می کنند که به عنوان مثال می توانند بخش های آسیب دیده یک رشته DNA را برش دهند. DNA پلیمراز این محل از زنجیره را تا حد معمول تکمیل می کند و لیگازهای DNA شکاف را در محل بخش داخلی "دوختن" می کنند. آنزیم های خاصی وجود دارند که آسیب های ناشی از اشعه ماوراء بنفش و غیره را ترمیم می کنند.

اگر جهش در برخی از ژن های سیستم ترمیم رخ دهد، این امر منجر به افزایش فراوانی جهش ها می شود. بنابراین، ژن هایی وجود دارند، جهش هایی که در آنها فراوانی جهش در سایر ژن های بدن افزایش می یابد.

همچنین مکانیسم های سلولی پیچیده ای وجود دارد که واگرایی صحیح کروموزوم ها به گامت ها را تضمین می کند. اگر این مکانیسم ها از کار بیفتند، کروموزوم اضافی وارد یک گامت می شود و کمبود کروموزوم در گامت دیگر رخ می دهد. چنین جهش های ژنومی معمولاً منجر به مرگ جنین، ناهنجاری های مادرزادی یا بیماری های ارثی می شود.

هر روز حدود 100000 پیوند در مولکول های DNA هر سلول بدن انسان به دلیل فرآیندهای درون زا و اثرات ژنوتوکسیک برون زا آسیب می بیند. آسیب DNA می تواند منجر به جهش شود، مرگ سلولی را تحریک کند یا به عنوان انگیزه ای برای تبدیل بدخیم آن عمل کند. برای جلوگیری از چنین عواقبی در سلول، چندین سیستم آنزیمی مکمل وجود دارد که فرآیندهایی را پشتیبانی می کنند که در مجموع به آنها ترمیم DNA می گویند. هدف اصلیاز همه این سیستم ها - بازیابی توالی DNA که قبل از آسیب وجود داشت، یا، اگر این امکان پذیر نباشد، به حداقل رساندن تغییرات. سیستم های ترمیم DNA دقت تولید مثل و حفظ اطلاعات ژنتیکی را تضمین می کند. مکانیسم های ترمیمی که سلول برای حفظ پایداری اطلاعات جاسازی شده در DNA استفاده می کند جهانی است - همسانی عملکردی و گاهی ساختاری عناصری که این مکانیسم ها را تشکیل می دهند را می توان از باکتری تا انسان ردیابی کرد. هرچه سلول پیچیده‌تر باشد، تعداد ژن‌های ساختاری و تنظیمی و محصولات آن‌ها در فرآیندهای ترمیم DNA بیشتر است، اگرچه طرح اصلی یک فرآیند خاص، به عنوان یک قاعده، بدون تغییر باقی می‌ماند. مکانیسم‌های جبرانی شبکه پیچیده‌ای را تشکیل می‌دهند که توسط اتصالات عملکردی یا وام‌گیری عناصر ساختاری بافته شده است، که تعادلی بین ثبات اطلاعات در DNA و تنوع تکاملی آن فراهم می‌کند. دقت بازتولید DNA و انتقال اطلاعات تعبیه شده در آن توسط دو فرآیند ماتریسی تضمین می شود - همانندسازی DNA و رونویسی. اگرچه DNA پلیمراز دارای فعالیت اصلاحی است، همانندسازی کاملا دقیق نیست و در صورت بروز عدم تطابق، سیستم های اصلاح پایه خطا را اصلاح می کنند.

اگر شکستگی های تک و دو رشته ای در DNA ظاهر شوند، نوترکیبی همولوگ وارد عمل می شود که به دلیل تبادل خواهری، دقیقا یکپارچگی DNA را بازیابی می کند. با این حال، نوترکیبی "توپخانه سنگین" است و در درجه اول برای تنوع طراحی شده است. هنگامی که DNA وارد سلول می شود، که فقط تا حدی با DNA سلول همولوگ است، احتمالاً با استفاده از نوترکیبی همولوگ در ژنوم ادغام می شود. دقت این فرآیند توسط سیستم تصحیح عدم تطابق قابل قبول مجدد (LCR) محافظت می‌شود، که اگر همسانی مولکول‌های DNA برهم‌کنش غیرضروری ناقص باشد، نوترکیب را متوقف می‌کند. علاوه بر این، DKNO اکثر تجمعات نوترکیبی را در سطح ssDNA در صورتی که مکمل بودن جفت نوکلئوتیدی را مختل کنند، حذف می کند. بنابراین، DCNO فرکانس تبادلات نوترکیبی را در DNA کاهش می دهد. بنابراین، سیستم DKNO از پایداری ژنوم و ویژگی گونه آن دفاع می کند. اختلالات ارثیسیستم های ترمیم سلولی در انسان منجر به ناهنجاری های مادرزادی شدید و/یا مستعد ابتلا به سرطان می شود.

سیستم های ترمیم در بسترهای مورد استفاده، آنزیم ها و مکانیسم های از بین بردن پیوندهای آسیب دیده با یکدیگر متفاوت هستند. در حال حاضر، 6 سیستم اصلی تعمیر وجود دارد - سیستم فعال سازی مجدد و بقیه سیستم های تعمیر که با تخریب و سنتز مجدد قسمت آسیب دیده DNA عمل می کنند.

در صورت آسیب شدید DNA - تشکیل شکستگی های دو رشته ای، شکاف های گسترده تک رشته ای، پیوندهای عرضی بین زنجیره ها - سیستم ترمیم نوترکیب عمل می کند، که در آن DNA آسیب دیده با نوترکیبی با یک کپی کامل از ژنتیک اصلاح می شود. ماده، اگر در سلول وجود داشته باشد. شکستگی‌های دو رشته‌ای نیز می‌توانند در طول اتحاد مجدد انتهای غیرهمولوگ متصل شوند، که، با این حال، منجر به از دست دادن برخی از مواد ژنتیکی می‌شود.

جفت بازهای غیر متعارف و هترودپلکس های کوتاه در DNA توسط سیستم ترمیم هترودوپلکس شناسایی می شوند که یک قطعه DNA به طول تا چند صد دئوکسی نوکلئوتید را که شامل یک عنصر غیر متعارف است حذف می کند و شکاف حاصل را ترمیم می کند.