本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
DNA 是重要的物质。它存在于地球上所有生物体中（或者如果你想和病毒学家保持友好关系，可以说“几乎所有”），并且包含产生和组织细胞内蛋白质所需的信息。如果 DNA 受损，细胞将很快发现自己处于危险之中。在多细胞生物中，一个细胞失控的后果是如此灾难性，以至于对于除非常简单的 DNA 损伤以外的任何情况，通常的反应是受损细胞进行光荣的自杀。
在单细胞细菌中，DNA 损伤的后果仅影响该细胞本身，并且由于细胞的内部组织更具灵活性，因此细胞可以容忍稍微粗糙的 DNA 修复。在某些情况下，这甚至可能是一种优势；DNA 的改变可能导致新的基因或基因组合，这可能对细菌有利。
细菌对 DNA 损伤的反应被称为 SOS 反应。其中涉及两种主要蛋白质——一种是 LexA，在细胞健康时保持反应关闭，另一种是 RecA，在 DNA 损伤发生时将其打开。在正常的健康细胞中，LexA 蛋白与细菌 DNA 的特定部分（称为“SOS 盒”）结合，“SOS 盒”编码超过 50 个基因，而 RecA 在细胞周围漂浮，寻找受损的 DNA。如果它找到任何受损 DNA，它就会与之结合并刺激 LexA 蛋白的分解。因此，SOS 盒基因被释放，并且可以制造处理 DNA 损伤的蛋白质。
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尽管所有 SOS 基因最终都会被激活，但它们并非同时开启。首先产生的蛋白质是那些修复简单 DNA 损伤的蛋白质，例如单核苷酸的问题。然后产生更多的 LexA；如果问题已解决，则不需要进一步的基因。如果仍然存在显着的 DNA 损伤，细胞开始产生低保真 DNA 聚合酶。高保真 DNA 聚合酶用于复制 DNA，并从遗传密码产生蛋白质。这些低保真聚合酶相当于蹩脚的建筑工人，随意地将旧核苷酸拼凑在一起，使 DNA 恢复完整。
这些低保真聚合酶可能看起来有点草率，但由于保真度低，它们可以修复那些损坏严重的 DNA 片段，以至于高保真聚合酶会停滞或卡住。乍一看，DNA 不能更准确地修复似乎很不幸，但这些低保真聚合酶实际上是一种秘密武器。通过在 DNA 中进行粗糙的、容易出错的修补，它们提高了突变率。如果细菌正在经历严重的 DNA 损伤，那么这些突变有可能产生一些有用的东西。这是一种在压力时期进行即时进化的方式。
除了试图修复受损的 DNA 外，SOS 反应还参与了许多其他对细胞损伤的令人兴奋的反应。在大肠杆菌中，SOS 盒开启促进细胞休眠和静止的蛋白质。它还可以导致细胞形成生物膜，并且在某些细菌中，它开启抗生素抗性基因的产生。
鉴于此，已经完成了一些关于阻断细菌 SOS 反应的有趣工作。虽然这不会杀死细菌，也不会阻止它们传播，但它会阻止细菌对某些抗生素治疗做出充分反应。通过这种方式，阻断 SOS 反应的物质可以延长抗生素的寿命，或者允许使用效力较低的抗生素来治疗细菌性疾病。
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参考文献
1: Žgur-Bertok D (2013) DNA 损伤修复和细菌病原体。PLoS Pathog 9(11): e1003711. doi:10.1371/journal.ppat.1003711
2: Edelweiss E, Balandin TG 等人 Barnase 作为一种触发人类癌细胞凋亡的新型治疗剂 PLoS One. 2008 Jun 18;3(6):e2434.