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第十一章 DNA损伤反应 自发突变 诱发突变 化学物质和射线。 损伤的DNA在其复制或分离前得到修复，因此基因序列上的改变极少会传递到子细胞中。 细胞内存在感应蛋白，能够对基因组进行扫描，探测DNA的损伤，招募特定的酶来进行修复。 如果DNA的大面积损伤并且不容易修复，损伤感应器能触发更为广泛的反应，称为DNA损伤反应。细胞内信号通路被激活，传递损伤信号到各种效应蛋白。 DNA修复酶量增加， 细胞周期调控系统抑制蛋白。 阻断细胞周期进程。 DNA损伤反应的这条支路有时被称为DNA损伤检验点。如果损伤得以修复，细胞周期阻断会被去除，细胞增殖继续进行。 ATR和ATM是DNA损伤反应核心的蛋白激酶 DNA损伤反应成分的缺失，可导致在人的疾病的发生。 自发的DNA损伤也可不可避免地会导致损伤DNA的积累，最终产生能导致不合适细胞行为的突变。 DNA损伤反应成分的突变，如ATR,ATM,Chk1,Chk2和p53通常导致对DNA损伤敏感性增加，并增加发展为癌症的可能性。 第一节 DNA损伤的探测和修复 一、DNA损伤的方式 单链断裂 水解分裂可产生嘌呤核苷酸上碱基的丢失。 代谢副产物和环境化学物烷化不同部位的DNA碱基。 双链断裂 离子放射如X-射线 化学物如博来霉素等 二、核苷酸损伤的修复 （一）、单链断裂： 未损伤的链。 去除DNA损伤部分，并以未损伤的DNA链作为模板进行正确地重新合成，而很容易地得到修复。 两大修复系统：碱基切除修复 能在碱基结构上找到相对微小的变化——如脱氨作用和碱基的甲基化——并进行修复。 该系统成分能将每一个碱基翻转出螺旋以检查是否异常，从而对DNA进行扫描。 当发现有改变的碱基时，可将其从DNA骨架上去除，然后将无碱基链的糖-磷酸骨架去除。 DNA聚合酶以未损伤的链作为模板，添加新的核苷酸。DNA链上的缺刻由DNA连接酶封闭。 两大修复系统：核苷酸切除修复 负责探测与修复那些改变双螺旋构型的大片DNA损伤突变。 包括嘧啶二聚体或DNA被苯并芘等大化学物的烷化。 核苷酸切除修复装置对DNA进行扫描以有哪些信誉好的足球投注网站大的螺旋弯曲，然后利用核酸酶和DNA解旋酶去除伸出的短损伤链。再利用未损伤的链作为模板合成新链，从而修复原始序列。 二、核苷酸损伤的修复：（二）、双链断裂： 当双链断裂发生在DNA上时，暴露的末端通常被核酸酶切除，产生单链突出。 不精确修复：有些情况下，这些损伤末端可被处理成平端，由非同源末端连接进行重新连接，产生新的DNA分子，它比原始序列缺少好几个核苷酸。 二、核苷酸损伤的修复：（二）、双链断裂： 精确修复：同源重组。 来自断裂DNA的单链末端伸入到姊妹染色单体或同源染色体的同源序列。入侵的链沿着同源模板延伸，以同源染色体作为断裂链模板进行修复。这样产生的修复的DNA分子，其上的损伤区域被来自姊妹染色单体或同源染色体的序列所取代。 第二节 DNA损伤反应：ATR和ATM 很多DNA损伤形式可以得到快速修复，不需要触发DNA损伤反应，引起细胞周期停滞。 然而有些损伤，范围特别大或者很难修复—如当姊妹染色单体不能进行重组型的双链断裂修复时，或当双链断裂伴随着大范围的核苷酸改变时。这些情况下，需要靠招募蛋白激酶ATR和ATM中的一个或两个到损伤位点来启动特定的损伤反应。这些激酶通过磷酸化各种也聚集在损伤位点的蛋白来激活损伤反应。 一、ATR对于DNA损伤反应是必需的 细胞在S期比在G1期哪个对DNA损伤更为敏感？ 二、ATM与双链断裂的反应 对DNA双链断裂的反应通常起始于与MRN复合物的结合，其中心成分Rad50与cohesin和condensin的SMC蛋白相关。 MRN的Nbs1亚单位招募蛋白激酶ATM，使ATM从无活性的二聚体转化为有活性的自主磷酸化的单体，从而启动损伤反应。 对双链断裂的反应在细胞周期中差异很大，主要是由于在某种程度上受到Cdk活性的启动。 S,G2,M：DNA断裂不仅可导致ATM反应，同时Cdk活性较高，MRN复合物催化断裂双链的切除能力增强，产生单链突出，诱发ATR依赖的损伤反应，启动同源重组修复。 G1：Cdk活性较低，双链断裂切除受到抑制，从而阻碍ATR反应并抑制重组修复。MRN复合物与其他修复蛋白一起，指导非同源末端连接对双链断裂进行修复。 第三节 DNA损伤反应：接头蛋白和Chk1及Chk2 ATR与ATM结合到DNA损伤位点伴随着很多其他蛋白招募到DNA周围。这些成分一起形成大的多蛋白复合物，能帮助招募与协调修复DNA的酶类。 这些复合物也能结合并激活另外两类蛋白激酶Chk1和Chk2，它们将损伤信号传递给细胞周期调控系统成分，导致细胞周期进程延迟。 接头蛋白9-1-1和Rad17-RFC 9-1-1复合物：三个亚基组成，形成指环围绕损伤的DNA，它为