分子生物学导论 第3章 DNA的突变和修复.ppt

DNA的损伤 自发复制错误： 10－9 自发脱嘌呤、脱嘧啶、脱氨基、自发水解 细胞呼吸副产品——自由基损伤碱基 紫外线损伤（最易形成TT二聚体） 电离辐射损伤碱基破坏、戊糖分解、链断裂、DNA交联 化学损伤 碱基类似物，致癌化学品（EB） 1.1 单碱基变化（点突变） 常见的单碱基突变是转换（transition），即：一个嘧啶变成另一个嘧啶，或是一个嘌呤变成另一个嘌呤，也就是C→T，A→G；或反过来（vice versa）。 另一种不常见的形式是颠换（trans-version），即：一个嘌呤被一个嘧啶替代，或反过来，结果AT变成了TA或CG。 转换和颠换造成点突变（point mutation）。 1.2 DNA结构变化 插入（insertion）指DNA链中插入一段碱基对（一对或少数几对碱基），使基因的功能或阅读框发生变化的情况。 移码（frame shift）：如果1个（或2个）碱基插入到某基因的蛋白质编码区5’端，插入点后的密码发生错误，使原来的编码区编码另一种不同的蛋白质。 如果插入3个额外碱基，插入点之后的密码序列不会改变。 缺失（deletion）指DNA链中丢失一对或几对碱基，使基因的功能或阅读框发生变化的情况。 1.3 突变热点 热点（hotspot）是基因组的一个位点，这里的突变频率大大提高，比相邻位点通常高出一个数量级。 许多热点是由修饰碱基产生的。。 修饰碱基（modified base）除了合成DNA的T、C、A、G（或合成RNA的U、C、A、G）以外的所有碱基；它们是由核酸合成后的化学修饰所产生的。 5-甲基胞嘧啶是热点的常见原因，它可自发地脱氨基形成胸腺嘧啶。 1.4 诱变剂 1.4.1 物理诱变剂 物理诱变剂： 紫外线，γ－射线，x－射线，快中子等； 1.4.2 化学诱变剂  大肠杆菌中DNA的修复系统 根据母链甲基化原则找出错配碱基的示意图 a.发现碱基错配。 b. 在水解ATP的作用下，MutS, MutL与碱基错配位点的DNA双链相结合。 c. MutS-MutL在DNA双链上移动，发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链。 当错配碱基位于切口3’下游端时，在MutL-MutS、解链酶II、DNA外切酶VII的作用下从错配碱基3’下游端开始切除单链DNA直到错配位点，并在PolIII和SSB的作用下合成新的子链片段。 若错配碱基位于切口的5’上游端，则在DNA外切酶I或X的作用下切除单链DNA直到错配位点，再合成新的子链片段。 DNA分子中常见的几种核苷酸非酶促转变反应  DNA分子中一旦产生了AP位点，内切酶就会把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，移去AP位点附近小片段DNA，并由DNA聚合酶I和DNA连接酶共同完成修复。 大肠杆菌和人类细胞中的核苷酸切除修复过程示意图 2.4 重组修复（Recombination repair） 遗传信息有缺损的子代DNA分子通过遗传重组的方式加以弥补，即从同源DNA的母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再合成的序列来补上母链的空缺。 DNA的重组修复 2.5 SOS反应 SOS response DNA repair SOS反应：是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求得生存而出现的应急效应。 SOS反应诱导的修复系统包括避免差错修复(error free repair)和易产生差错修复(error-prone repair) SOS反应能诱导切除修复和重组修复中某些关键酶和蛋白质的产生，使其含量上升，加强切除修复和重组修复的能力。另外，还能诱导产生缺乏校对功能的DNA聚合酶，能在DNA损伤部位复制而避免了死亡，但是带来高变异率。 DNA的转座，或称移位（transposition），是由可移位因子（transposable element）介导的遗传物质重排现象。 一个转座子由基因组的一个位置移到另一个位置的过程称为转座。 促进转座的酶称为转座酶，转座子常常编码它自己的转座酶； 转座子每次移动时携带转座必需的基因在转座酶的帮助下一起在基因组内跃迁，所以转座子又称为跳跃基因（jumping gene)。 转座以很低的频率发生； 转座子的插入是随机的，不依赖于转座子和靶位点之间任何序列的同源性（有时有程度不同的倾向性）； 转座子有时插入到一个结构基因或基因调节序列内并引起基因表达改变。 转座完成后，靶位点形成两个拷贝，位于转座子的两端，形成同向重复序列（direct repeats）。 玉米中的控制因子 （controlling element） Ds元件属于非自主因