結構生物化學/DNA修復/錯配修復
錯配修復是哺乳動物中 DNA 修復整體過程中的重要機制。錯配修復 (MMR) 透過去除雙鏈 DNA 中不正確的鹼基配對並將其替換為正確的鹼基配對來發揮作用。然而，MMR 還有其他已知功能，包括在不同的體內條件下發生誘變。
DNA 複製中的錯誤給 DNA 的完整性和個體都帶來了許多問題。MMR 是修復這些錯誤的一種方法，因為已知 MMR 缺陷會導致動物模型中出現癌性腫瘤。
基本的 MMR 系統依賴於蛋白質 MutSα、MutLα、EXO1、RFC、PCNA、RPA、聚合酶-δ 和 DNA 連線酶 I。MMR 有三個基本步驟，稱為授權、降解和重新合成。
在授權中，MutSα 結合 DNA 鏈中的錯配錯誤，這會導致 MutSα 的構象發生改變，變為滑動鉗。這種變化取決於 ADP 與 ATP 的交換。MutLα 被募集形成與 MutSα 的三元複合物，然後沿著 DNA 鏈擴散，直到到達 PCNA。
PCNA，或增殖細胞核抗原，是一種可以發生構象改變以圍繞 DNA 形成環的蛋白質。為了附著在 DNA 上，它依賴於 RFC 的功能，或複製因子 C。這種蛋白質利用 ATP 水解將 PCNA 附著在 DNA 上。這種附著只有在 DNA 中存在“缺口”或脫嘧啶鹼基 (AP) 位點時才有效。然後，PCNA 可以附著在缺口的 3' 端。雖然 RFC 可以不帶缺口地新增 PCNA，但效率極低。
一旦到達 PCNA，MutLα 的隱蔽核酸內切酶被啟用，並在錯配錯誤同側鏈上的兩側引起額外的缺口。這隻有在 PCNA 結合在錯配的 3' 側時才必要。缺口只在與錯配相同的鏈上產生，因為 PCNA 不是對稱的，並且具有不同的側面。因此，MutLα 只能與 PCNA 在特定面上相互作用，並且該複合物將具有特定的方向，即使在沿著 DNA 滑動時也是如此。MutLα 在其異二聚體亞基 PMS2 中具有核酸內切酶活性，並且這隻會切割與 PCNA 結合相同的鏈。
缺口靠近錯配 (對 DNA 修復至關重要) 的原因是，產生缺口的複合物 MutSα/MutLα 在錯配位點周圍的濃度最高，與 PCNA 碰撞頻率更高有關。這在複製中尤為重要，在複製完成後，PCNA 分子會在 DNA 上附著較長時間。由於 RFC，它們被載入在引導鏈的岡崎片段的 3' 末端。它們以特定的方向附著，這使得 MutSα/MutLα 可以切割新生的 DNA 鏈，即使岡崎片段周圍的間隙長期以來一直被連線。因此，由於這種缺口生成，MMR 系統具有正確的方向性。
在降解中，EXO1 被載入到由 PCNA 啟用的 MutSα/MutLα 複合物產生的缺口處。這會建立一個從缺口開始並在錯配後約 150 個鹼基處結束的大間隙。這個間隙是單鏈的，並且在與錯配相同的側。EXO1 是一種外切核酸酶，只能從 5' 到 3' 方向切割。
重新合成涉及 PCNA、聚合酶-δ 和 DNA 連線酶 I，以替換被去除的鹼基，並最終修復錯配錯誤。
儘管在人類中尚未得到證實，但 EXO1 缺陷的小鼠顯示出的突變少於 MSH2 和 MLH1 缺陷的小鼠，這表明存在一種不需要 EXO1 的錯配修復機制。實際上，可以透過使用聚合酶-δ 和 MutSα、RPA、RFC 和 PCNA，在存在 5' 缺口的情況下發生 5' 缺口 MMR 機制。當錯配錯誤存在 5' 缺口時，聚合酶-δ 可以催化鏈置換，而 FEN1 可以催化含有錯配的鏈的去除。然後，DNA 連線酶 I 會封閉形成的缺口。
插入/刪除環 (IDL) 和三核苷酸重複序列 (TNR) 在防錯和錯誤傳播方面都與 MMR 大量互動作用。
IDL 是由於聚合酶在 TNR 上的活性而產生的。三核苷酸重複序列是單個三聯體核苷酸的大量重複。此類重複序列與脆性 X 綜合徵等疾病有關。當聚合酶讀取這些重複序列時，它的速度會減慢。然而，解旋酶沒有減慢，並且由於速度相對較快，因此會出現很長的單鏈 DNA 序列。因此，這些鏈可以堆積起來並形成 IDL。這會導致聚合酶產生比平時更短的 DNA 鏈。
當發生這種情況時，MMR 可以發揮作用來修復它。如果環的長度小於 2 到 3 個額外的核苷酸，則規範 MMR 可以修復它。但是，如果環更長，則存在 MutSβ 介導的方式來修復環。但是，這是透過某種其他 MMR 機制發生的，因為在正常過程中，PCNA 無法擴散到大型環的旁邊。因此，一定存在一些非 EXO1 介導的 MMR。
在某些情況下，MMR 可能會被“劫持”以導致 TNR 擴充套件。如果存在十字形環結構，其中兩條鏈上的環在相同的相對位置，則由 RFC 附著在其中一個環上的 PCNA 啟用 MutSβ 和 MutLα 的核酸內切酶活性引起的切割可能會導致其中一個環塌陷。當聚合酶替換缺失的核苷酸時，將擴充套件三核苷酸重複序列。較多的重複次數與由 TNR 引起的疾病 (如亨廷頓氏病) 中更嚴重的疾病相關，因此這是一個重要的研究領域。
抗體變異，儘管由於多種原因，但在很大程度上取決於 MMR 的作用。在 VDJ 重組之後，一個涉及免疫球蛋白基因的可變區、多樣性區和連線區的重組過程，可以產生各種 IgM 抗體。但是，還有其他機制可以增加抗體變異性。
體細胞超變異 (SHM) 是抗體可變區發生大量突變的過程。它透過啟用誘導的胞嘧啶脫氨酶 (AID) 實現，AID 將 C 核苷酸轉化為 U。這發生在轉錄過程中，因為 AID 在單鏈 DNA 上效果最佳。當這種情況發生時，會導致結果 DNA 出現錯配錯誤。因此，尿嘧啶 DNA 糖基化酶會進行鹼基切除修復 (BER) 並移除錯誤的 U 核苷酸。但是，一旦發生這種情況，就會留下一個脫嘧啶鹼基位點 (AP)。這個位點可以成為 EXO1 的靶點，以便進行 MMR。
在這種情況下，EXO1 切割可能會導致大段 DNA 被切除。當聚合酶去修復它時，AP 位點和剩餘的尿嘧啶核苷酸可能會導致 AID 發生作用的位點發生錯誤突變。這將導致抗體可變位點發生變化，最終導致不同的抗原識別。
MMR 還可以導致抗體型別發生改變，例如從 IgG 變為 IgM，同時識別相同型別的抗原。當存在兩個 AP 位點並且 EXO1 導致 DNA 的一部分被切除到另一個缺口時，由於雙鏈斷裂，類別轉換重組 (CSR) 可能會發生。
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