當DNA因輻射照射產生錯配突變（mispairing mutation）時，細胞會利用下列何種方式進行修復？

本題觀念：

本題主要測驗游離輻射（Ionizing radiation）對 DNA 造成的特定損傷型態，以及細胞相對應的 DNA 修復機制。游離輻射除了會造成單股或雙股斷裂外，最常見的效應是透過水解作用產生大量活性氧物質（Reactive Oxygen Species, ROS）。這些自由基會攻擊 DNA，導致鹼基發生氧化損傷（例如最常見的 8-oxoguanine, 8-oxoG）。當細胞進行 DNA 複製時，這類受損的鹼基會引發錯誤配對（例如 8-oxoG 傾向與 Adenine 配對，而非正常的 Cytosine），進而導致錯配突變（Mispairing mutation）。針對這類非巨大體積（non-bulky）的鹼基損傷與後續的錯配，細胞主要仰賴特定的修復路徑來維持基因組穩定性。

選項分析

• A. 鹼基切除修復（BER）：正確。鹼基切除修復（Base Excision Repair, BER）專門負責修復因氧化、烷基化或去胺化所引起的小型、非螺旋扭曲的鹼基損傷。針對輻射引起的 8-oxoG 及其導致的錯配突變，BER 途徑中的 DNA 糖基化酶（DNA glycosylases，如 OGG1）能精準辨識並切除受損的氧化鹼基；若複製時已經發生錯誤配對，另一種 BER 酵素（MUTYH）則負責切除錯配的腺嘌呤（Adenine），因此 BER 是對抗輻射引發之鹼基錯配突變的最主要機制。
• B. 核苷酸切除修復（NER）：錯誤。核苷酸切除修復（Nucleotide Excision Repair, NER）主要負責修復會造成「DNA 雙股螺旋結構扭曲」的巨大損傷（bulky lesions），例如由紫外線（UV）照射所引起的嘧啶二聚體（Pyrimidine dimers）或化學毒物造成的加合物，而非游離輻射引發的小型氧化鹼基錯配。
• C. 非同源末端連結（NHEJ）：錯誤。非同源末端連結（Non-homologous End Joining, NHEJ）是修復 DNA 雙股斷裂（Double-strand breaks, DSBs）的主要機制之一。它會將斷裂的末端直接連接，過程中容易發生小片段的遺失或插入（易錯修復），但它並不負責修復單一鹼基的損傷或錯配。
• D. 同源重組修復（HRR）：錯誤。同源重組修復（Homologous Recombination Repair, HRR）同樣是用於修復 DNA 雙股斷裂（DSBs），但它會利用姊妹染色分體（Sister chromatid）作為模板進行無誤修復（Error-free repair），主要活躍於細胞週期的 S 期與 G2 期。它亦不參與鹼基錯配的修復。

答案解析

游離輻射照射細胞後，產生的自由基會造成 DNA 鹼基氧化受損（如 8-OHdG/8-oxoG 的形成）。這種氧化鹼基在 DNA 複製時，會與錯誤的鹼基（如 Adenine）配對，產生錯配突變（G:C 轉變為 T:A）。為了因應這種特定損傷，細胞會啟動「鹼基切除修復（BER）」。BER 藉由特定的 DNA 糖基化酶辨識出受損或錯配的鹼基並將其切除，形成無鹼基位點（AP site），接著再由 AP 內切酶、DNA 聚合酶與連接酶完成後續的修補與接合。因此，針對輻射造成的氧化鹼基及衍生的錯配突變，BER 是最直接且負責此任務的修復系統。

核心知識點

醫事放射師國考常考「輻射生物學」中的 DNA 損傷與修復機制，考生務必熟記以下對應關係：

1. 鹼基切除修復 (BER)：修復小型鹼基損傷（游離輻射引起的氧化、去胺、烷基化）以及單股斷裂 (SSBs)。
2. 核苷酸切除修復 (NER)：修復巨大結構扭曲損傷（如 UV 紫外線造成的嘧啶二聚體 Thymine dimers）。
3. 錯配修復 (Mismatch Repair, MMR)：主要修復正常 DNA 複製過程中，聚合酶失誤產生的鹼基錯配或小片段插入/缺失。
4. 非同源末端連結 (NHEJ)：修復雙股斷裂 (DSBs)，為哺乳類細胞 G1 期最主要的 DSB 修復方式，速度快但容易出錯。
5. 同源重組修復 (HRR)：修復雙股斷裂 (DSBs)，發生於 S/G2 期，需同源染色體作為模板，精確度高。

參考資料

1. Cellular and Molecular Mechanisms of Oxidative DNA Damage and Repair - MDPI (https://www.mdpi.com/1422-0067/24/3/2691)
2. 8-OxodG–mediated cell death occurs within 24 h of acute exposure to... - ResearchGate (https://www.researchgate.net/publication/372070388_8-OxodG-mediated_cell_death_occurs_within_24_h_of_acute_exposure_to_ionizing_radiation)
3. Cellular Responses to Ionizing Radiation: Mechanisms of DNA Repair and Mutation - jicrcr (https://jicrcr.com/index.php/jicrcr/article/view/287/119)
4. Base Excision Repair - PMC - NIH (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3578369/)