分子生物学（贾海燕）第六章DNA的损伤修复与重组.docxVIP

第六章DNA的损伤修复与重组DNA的损伤与突变DNA突变和重组是基因组进化的驱动力。突变(mutation)：是一个DNA分子在碱基序列上发生的可遗传的变化，表现在碱基的改变或碱基数目的增加或减少上。突变体(mutant)：不同于正常或野生型形式的个体。如：His-酵母，白眼果蝇突变的类型：点突变: 单个碱基的变化，碱基对既不增加也不减少，而是发生了替换 (substitution)：转换transiton:嘧啶→嘧啶；嘌呤→嘌呤 A//T→G//C巅换transversion:嘧啶→嘌呤，或者嘌呤→嘧啶 A//T→C//G碱基对的插入和缺失（indel）染色体的结构变异：缺失、重复、倒位、转座突变的效应：沉默突变：不影响氨基酸序列。发生在非编码区，非调节区或密码子的第三位。中性突变：突变的密码子编码不同但性质相似的氨基酸。错义突变：编码的氨基酸序列发生改变（性质不同的氨基酸），可能无作用也可能致死。无义突变：形成新的终止密码子，编码截断了的蛋白。移码突变：碱基的插入或缺失导致了阅读框架（ORF）的改变。温度敏感突变：突变的蛋白质在某一温度有活性，在另一温度下失活。渗漏突变：某些氨基酸的变化使蛋白质的活性显著降低，但不是全部丧失。突变产生的方式：自发突变和损伤（损伤和突变往往是相连的）碱基结构互变酮式(=O, =NH)→烯醇式(-OH, -NH2)，烯醇式T与G配对，烯醇式C与A配对复制错误未被DNA聚合酶所修复：可以通过错配修复机制进行修复。脱氨基CMP脱氨基变成UMP：如果未被修复，产生的U会在接下来的复制中与A配对，产生点突变。脱嘌呤：在嘌呤碱基和脱氧核糖之间的N-糖苷键断裂活性氧导致碱基的氧化损伤在所有需氧细胞中由于超氧化物、氢过氧化物及羟基自由基等活性氧的存在，会在正常条件下发生氧化损伤。物理诱变和化学诱变射线辐射高能离子化辐射（X射线，?射线）：断裂、碱基与五碳糖损伤。非离子化辐射，如UV→产生嘧啶二聚体碱基类似物举例：T的类似物5’-溴尿嘧啶的酮式异构体与A配对，烯醇式与G配对。T/A→C/G--转换亚硝酸的脱氨基作用通过氧化脱氨将氨基转变为酮基。例如，胞嘧啶脱氨变成尿嘧啶，从而和腺嘌呤配对，引起随后复制中发生C/G向T/A的转换。烷化剂可将甲基加入到核酸上的各个位点，导致配对错误或双螺旋变形。MMS（甲基磺酸甲酯）、EMS（甲基磺酸乙酯 ）、ENU (乙基亚硝基脲)嵌入剂吖啶橙、吖啶黄、原黄素等吖啶类都是三环结构，大致类似于嘌呤－嘧啶碱基对，可插入碱基对之间，使其中一条DNA链形成一个Loop，相邻碱基对分开约一个碱基的距离，导致复制后的DNA发生移码突变。转座元件的插入导致突变转座元件是数百到数千个碱基对的DNA片段，它的转座使被插入的基因发生突变。DNA损伤的修复直接修复光复活光复活对嘧啶二聚体是专一的，是损伤被直接修复的一种例子，是无差错的。转甲基作用把甲基转到甲基酶自己身上，只能使用一次从突变的O6-甲基鸟嘌呤上去除的甲基被转移到甲基转移酶上后，使酶本身失活。因此，每个甲基转移酶只能用一次。这种修复也是无差错直接修复。取代修复切除修复损伤部位被切除，然后DNA pol →DNA 连接酶NER：核酸切除修复当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链间无法形成氢键，则由核苷酸切除修复系统负责修复。过程：内切核酸酶识别损伤区域，并在损伤区域的两端产生缺口。外切核酸酶去除切口间的DNA移去片段后由DNA pol 合成新的替代DNA连接酶连接切口大肠杆菌Uvr修复系统：短修补：12 ntUvrAB识别UvrBC产生缺口UvrD解旋产生DNA单链BER碱基专化的糖苷水解酶切除受损碱基，留下一个脱嘌呤或脱嘧啶（AP）位点。AP内切核酸酶AP内切核酸酶识别AP位点，并引入切口。外切酶切除损伤DNA。由DNApol和连接酶完成修复切除修复与转录相偶联，因而被转录DNA的修复要快于未被转录的DNA区域，这有助于限制缺陷基因产物的生成。错配修复无差错切除修复的一种特定形式，用于修复在复制从中错配并漏过校正检验的任何碱基。复制中的错配碱基存在于子代链中，因此必须在复制叉通过后，有一种能识别亲本链与子代链的方法， 以保证只从子代链中去除错配碱基。过程：新生链的识别：新生链无甲基化MutS和MutL蛋白复合体识别，并与之结合复合体随后再与MutH内切酶相结合，后者在子代链的GATC附近的位点上特异性的产生缺刻这个缺刻启动了，对含有错配碱基区域的的切除修复重组修复——易出错（母链的非准确转移，会导致突变机率的增加）复制后修复机体细胞对在复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复，即先跳过该损伤部位，在新合成链中留下一个对应于损伤序列的缺口。过程：由DNA重组来修复从同源DNA母链上将相应核苷酸片段移至子链缺口处，然后