6损伤与修复5年制.ppt

一、DNA分子的自发性损伤 (一)DNA复制产生误差 如大肠杆菌 碱基配对的错误率为10-1-10-2 DNA聚合酶校正后错误率为10-5-10-6 复制后经校正系统校正，错配率为10-9左右 （二）DNA的自发性化学变化 1. 碱基的异构互变 DNA分子中的4种碱基各自的异构体间都可以自发地相互变化(例如酮式-烯醇式或氨基-亚氨基之间的结构互变)，使配对碱基间的氢键改变。 2. 碱基的脱氨基作用 碱基的环外氨基有时会自发脱落，从而胞嘧啶(C)变成尿嘧啶(U)，腺嘌呤(A)变成次黄嘌呤(H)、鸟嘌呤（G）变成黄嘌呤(X)等。复制时,U与A配对、H与C配对就会导致子代DNA序列的错误变化。 3．脱嘌呤与脱嘧啶 即碱基脱落，是指从DNA上丢失了嘌呤或嘧啶，形成无碱基位点，称为AP部位（apurine,apyrimidine site, AP）。 复制时可以插入任何核苷酸。 脱落碱基后的脱氧核糖3’端的磷酸二酯键易被水解，造成DNA链断裂。 在哺乳动物细胞基因组中，每天每个细胞因N-糖苷键自发水解约丢失10 000个嘌呤碱基和200个嘧啶碱基。 4．碱基修饰与链断裂 细胞在正常生理活动中产生的活性氧会造成DNA损伤，产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶等碱基修饰物，还可引起DNA单链断裂等损伤。每个哺乳类细胞每天DNA单链断裂发生的频率约为五万次。 二、物理因素引起的DNA损伤 (二)电离辐射引起的DNA损伤 直接效应：DNA直接吸收射线能量而 遭损伤； 间接效应：DNA周围其他分子(主要是 水分子)吸收射线能量而产 生具有很高反应活性的自由 基，进而损伤DNA。 　三、化学因素引起的DNA损伤 四、DNA损伤的后果 错配修复 错配修复 错配修复(大肠杆菌) 4．直接插入嘌呤 DNA链上嘌呤的脱落造成无嘌呤位点，能被DNA嘌呤插入酶(insertase)识别结合，催化游离的嘌呤碱基与DNA无嘌呤部位形成糖苷键。且催化插入的碱基有高度专一性、与另一条链上的碱基严格配对，使DNA完全恢复。 GG-NER 和TC-NER的共同修复通路 五、重组修复 同源重组修复DNA双链断裂（人类） 非同源末端连接修复DNA双链断裂（人类） 2. 光分解酶(光复活酶)直接修复二聚体 形成嘧啶二聚体 光复活酶结合于 损伤部位 酶被可见光激活 修复后释放酶 3. 直接修复烷基化碱基 O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶 三、碱基切除修复（base excision repair，BER） 指切除和替换由内源性化学物作用产生 的DNA碱基损伤, 是切除修复的一种。 受损碱基移除是由多个酶来完成的。 主要针对DNA单链断裂和小的碱基改变 及氧化性损伤。 碱基切除修复 四、 核苷酸切除修复 （nucleotide excision repair） 体内识别 DNA 损伤最多的修复通路 主要修复可影响碱基配对而扭曲双螺旋结构的DNA损伤，修复时切除含有损伤碱基的那一段 DNA 。 核苷酸切除修复 (大肠杆菌) UvrA:识别损伤部位 UvrB:解旋 双链，3’末端内切 紫外线诱导uvrA、uvrB、uvrC和uvrD四种基因表达 UvrC: 5’末端内切 UvrD:解旋酶 核苷酸切除修复 (基因组修复–以人为例) 核苷酸切除修复 (转录偶联修复 -以人为例) 大肠杆菌重组修复 根据 DNA 末端连接需要的同源性，分为 同源重组修复：需要多种蛋白参与,在 S/G2期起主要作用。 非同源末端连接：DNA分子之间不需要广泛的同源性，在G1/G0期起主要作用。 * 第六章 DNA损伤与修复 DNA damage and repair 曾海涛 中南大学生物科学与技术学院 分子生物学研究中心 哺乳动物细胞DNA损伤的发生频率 DNA损伤类型 次·细胞- 1 ·天 – 1 单链损伤 55 000 脱嘌呤 10 000 脱嘧啶 200 O6甲基鸟嘌呤 3 100 胞嘧啶脱氨基 200 胸腺嘧啶乙二醇