Thông tin di truyền đ−ợc giữ trên cả hai mạch của phân tử ADN, do đó nếu một trong hai mạch bị th−ơng tổn thì mạch còn lại vẫn l−u thông tin cần thiết cho quá trình tổng hợp một phân tử mớị Một hệ thống sử dụng rất hiệu quả thông tin trên sợi bổ sung là sữa chữa cắt nốị Hệ thống sữa chữa này có thể nhận biết đ−ợc bất cứ một th−ơng tổn cảm ứng nghiêm trọng nào trên chuỗi xoắn kép ADN. Ơ Ẹ coli , một hệ thống sữa chữa cắt nối đ−ợc mã hoá bởi 3 gen: uvrA, uvrB và uvrC. Các sản phẩm của gen này làm nhiệm vụ cắt và thay thế một đoạn ADN ngắn khoảng 12bp. Enzyme uvrABC phát hiện ra các sai hỏng cảm ứng trên chuỗi xoắn kép, sau đó cắt một đoạn oligonucleotid dài khoảng 12bp có chứa đột biến trên một mạch của ADN. Khoảng trống đ−ợc lấp đầy bởi hoạt động của ADN polymerase (sử dụng thông tin trên mạch bổ sung) và đ−ợc hàn lại bởi ligasẹ Nếu mất hệ thống này, tỷ lệ đột biến ở Ẹ coli là rất lớn.
Hình 5.7: Sữa chữa bằng ADN glycosidase
ở ng−ời, một rối loại di truyền hiếm gây ra bệnh Xcroderma pigmentosium do mất một trong số các enzyme trong con đ−ờng sữa chữa cắt nốị Đây là một đột biến lặn nằm trên NST
th−ờng, xuất hiện với tần suất 1/250000. Ng−ời mắc bệnh này rất mẫn cảm với ánh sáng, nếu tiếp xúc th−ờng xuyên với ánh sáng sẽ làm da bị khô, sắc tố đậm và cuối cùng dẫn đến việc xuất hiện các u ác tính, bệnh nhân th−ờng chết sớm. Sự rối loạn trong hệ thống sữa chữa ADN còn làm tăng khả năng ung th− ruột kết. Ước l−ợng ở ng−ời có khoảng ít nhất 9 gen khác nhau mã hoá cho hệ thống sữa chữa cắt nốị
Hệ thống sữa chữa thứ hai là loại bỏ các sai hỏng do cải biến các bazơ (nh− sau metyl hoá) đ−ợc tạo ra bởi một họ enzyme tên là ADN glycosylasẹ Thay vì cắt liên kết photphodiester của khung đ−ờng, enzyme này cắt liên kết giữa đ−ờng và bazơ giả, kết quả là tạo ra AP (là những vị trí apurin và apyrimidin-các deoxyribose không có bazơ). Vị trí AP đ−ợc nhận biết bơỉ endonuclease, enzyme này cắt mạch bên cạnh chỗ tổn th−ơng tạo ra khe hở, để lại đầu 3’-OH tự do tạo điều kiện cho ADN polymerase tổng hợp các nucleotide thay thế.
Đồng thời, do hoạt tính đọc sửa của ADN polymerase, trong khi thực hiện quá trình tái bản, nếu bắt cặp bazơ nhầm, ADN pol có thể quay trở lại loại bỏ bazơ lắp sai và tổng hợp bazơ đúng. Tuy nhiên, hệ thống này đôi khi vẫn có thể sữa lỗi saị ở Ẹcoli có enzyme chịu trách nhiệm cuối cùng cho việc sữa chữa bắt cặp nhầm sau tự sao là enyme chính xác hoá bắt cặp nhầm, đ−ợc mã hoá bởi gen mutHLSU (ở Eukaryote cũng có hệ thống t−ơng tự). Một trong số các enzyme của con đ−ờng này giám sát cấu trúc của ADN mới đ−ợc tổng hợp có thể mang lỗi saị Enzyme naỳ liên kết với ADN tại vị trí lỗi để tiến hành khởi động quá trình sữa chữạ Enzyme này phải phân biệt đ−ợc mạch cũ và mạch mới tổng hợp để loại bỏ bazơ bắt cặp nhầm với bazơ đối diện bằng cách đọc l−ớt qua trình tự GATC trên mạch mới đ−ợc tổng hợp. Tất cả các trình tự GATC ở mạch cũ đều đ−ợc metyl hoá bởi metylase ở vị trí N6 của Ạ Khi gặp trình tự này, enzyme sữa chữa bắt cặp nhầm không loại bỏ nucleotide theo saụ Sau khi nhận biết đ−ợc lỗi, endonuclease đặc hiệu trình tự GATC sẽ phân cắt mạch không bị metyl hoá. Quá trình cắt tiếp theo đòi hỏi các protein Mut S, Mut L, Mut U và exonucleasẹ Sau đó ADN polymerase lấp đầy khoảng trống và ligase nối lại hai đầu của mạch.