本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
DNA 是重要的物質。它存在於地球上所有生物體中（或者如果你想和病毒學家保持友好關係，可以說“幾乎所有”），並且包含產生和組織細胞內蛋白質所需的資訊。如果 DNA 受損，細胞將很快發現自己處於危險之中。在多細胞生物中，一個細胞失控的後果是如此災難性，以至於對於除非常簡單的 DNA 損傷以外的任何情況，通常的反應是受損細胞進行光榮的自殺。
在單細胞細菌中，DNA 損傷的後果僅影響該細胞本身，並且由於細胞的內部組織更具靈活性，因此細胞可以容忍稍微粗糙的 DNA 修復。在某些情況下，這甚至可能是一種優勢；DNA 的改變可能導致新的基因或基因組合，這可能對細菌有利。
細菌對 DNA 損傷的反應被稱為 SOS 反應。其中涉及兩種主要蛋白質——一種是 LexA，在細胞健康時保持反應關閉，另一種是 RecA，在 DNA 損傷發生時將其開啟。在正常的健康細胞中，LexA 蛋白與細菌 DNA 的特定部分（稱為“SOS 盒”）結合，“SOS 盒”編碼超過 50 個基因，而 RecA 在細胞周圍漂浮，尋找受損的 DNA。如果它找到任何受損 DNA，它就會與之結合並刺激 LexA 蛋白的分解。因此，SOS 盒基因被釋放，並且可以製造處理 DNA 損傷的蛋白質。
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儘管所有 SOS 基因最終都會被啟用，但它們並非同時開啟。首先產生的蛋白質是那些修復簡單 DNA 損傷的蛋白質，例如單核苷酸的問題。然後產生更多的 LexA；如果問題已解決，則不需要進一步的基因。如果仍然存在顯著的 DNA 損傷，細胞開始產生低保真 DNA 聚合酶。高保真 DNA 聚合酶用於複製 DNA，並從遺傳密碼產生蛋白質。這些低保真聚合酶相當於蹩腳的建築工人，隨意地將舊核苷酸拼湊在一起，使 DNA 恢復完整。
這些低保真聚合酶可能看起來有點草率，但由於保真度低，它們可以修復那些損壞嚴重的 DNA 片段，以至於高保真聚合酶會停滯或卡住。乍一看，DNA 不能更準確地修復似乎很不幸，但這些低保真聚合酶實際上是一種秘密武器。透過在 DNA 中進行粗糙的、容易出錯的修補，它們提高了突變率。如果細菌正在經歷嚴重的 DNA 損傷，那麼這些突變有可能產生一些有用的東西。這是一種在壓力時期進行即時進化的方式。
除了試圖修復受損的 DNA 外，SOS 反應還參與了許多其他對細胞損傷的令人興奮的反應。在大腸桿菌中，SOS 盒開啟促進細胞休眠和靜止的蛋白質。它還可以導致細胞形成生物膜，並且在某些細菌中，它開啟抗生素抗性基因的產生。
鑑於此，已經完成了一些關於阻斷細菌 SOS 反應的有趣工作。雖然這不會殺死細菌，也不會阻止它們傳播，但它會阻止細菌對某些抗生素治療做出充分反應。透過這種方式，阻斷 SOS 反應的物質可以延長抗生素的壽命，或者允許使用效力較低的抗生素來治療細菌性疾病。
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參考文獻
1: Žgur-Bertok D (2013) DNA 損傷修復和細菌病原體。PLoS Pathog 9(11): e1003711. doi:10.1371/journal.ppat.1003711
2: Edelweiss E, Balandin TG 等人 Barnase 作為一種觸發人類癌細胞凋亡的新型治療劑 PLoS One. 2008 Jun 18;3(6):e2434.