分子生物学：-DNA损伤与修复.pptVIP

第二章 染色体与DNA 遗传物质的分子结构和性质 基因组和染色体 DNA的复制 DNA损伤与修复 重组和转座 DNA损伤与基因突变 损伤 VS 突变 损伤：DNA简单的化学变化 G-C → mG-C 突变：DNA碱基对的改变 G-C →A-T 损伤 → 突变 DNA损伤 （一）DNA分子的自发性损伤 互变异构移位（tautomeric shifts） 碱基可以自发地相互变化，例如烯醇式与酮式碱基间的互变。 这种变化就会使碱基配对间的氢键改变，可使碱基配对异常。 移码（frameshift） 脱嘌呤 一个哺乳类细胞在37℃条件下，20h内DNA链上自发脱落的嘌呤约10,000个；估计一个长寿命不复制繁殖的哺乳类细胞（如神经细胞）在整个生活期间自发脱嘌呤数约为108，这占细胞DNA中总嘌呤数约3%。 无嘌呤位点会随机的插入一个碱基，从而导致突变。 脱氨基 氧化损伤 有活性的氧化剂，如过氧化物原子团（O2-）、过氧化氢（H2O2），羟基（-OH）等需氧代谢的副产物都是有活性的氧化剂，它们可导致DNA的氧化损伤。 （1）紫外线辐射引起的DNA损伤 （2）γ射线及X射线引起的DNA损伤 电离辐射作用于DNA分子的周围介质（主要是水）生成水射解自由基。 自由基就是带有不成对电子的化学物质，特别是含氧的自由基具有很高的活性，能快速与相邻分子发生作用。 当与DNA分子发生作用时，可引起碱基的改变，DNA单链或双链的断裂 （三）化学因素引起的DNA损伤 碱基类似物： （三）化学因素引起的DNA损伤 碱基修饰物:亚硝酸,羟胺,烷化剂 碱基的烷基化修饰引起的DNA损伤 亲电试剂 负电中心 烷基化 碱基的烷基化修饰引起的DNA损伤 环境中有许多致癌物质都是亲电试剂，能够使DNA发生烷基化修饰。 一些修饰会导致突变发生，如果控制或影响细胞分裂的基因发生突变，就会使细胞转变为癌细胞。 （三）化学因素引起的DNA损伤 DNA插入剂: DNA插入剂能插在模板链或新合成两个相邻碱基中，从而造成碱基的增加或减少。 DNA修复 DNA修复（DNA repairing）是细胞对DNA受损伤后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样，重新能执行它原来的功能；但有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这DNA的损伤而能继续生存。 两条基本修复途径 直接去除损伤 移去损伤的DNA片段，补上新的DNA DNA损伤的直接修复 （一）通过DNA聚合酶校正修复 （二）光复活反应 Albert Kelner以链霉菌为研究对象，研究“温度对DNA紫外损伤修复的影响”时发现：光复活（或光修复）机制。 包括人类在内的胎盘哺乳动物没有光复活途径。 （三）O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶的作用机制 所有的生命有机体都存在该修复机制 O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶是一种自杀性酶 在E.coli细胞中能被烷基化的DNA所诱导。 切除修复 是修复DNA损伤最为普遍的方式，对多种DNA损伤都能起修复作用。这种修复方式普遍存在于各种生物细胞中，也是人体细胞主要的DNA修复机制。修复过程需要多种酶的一系列作用。 包括： 碱基切除修复（base excision repair, BER):主要针对碱基改变轻微的DNA损伤，如细胞试剂引起的化学修饰。 核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER)：主要修复碱基发生重大变化的DNA损伤，如细胞外的诱变剂造成的损伤。 碱基切除修复——E.coli 的碱基切除修复 碱基切除修复——人类的BER途径 碱基切除修复—— 8-氧代鸟嘌呤的修复（GO系统） 核苷酸切除修复—— E.coli 如果受到损伤的是一个碱基（如烷基化修饰），切除片段长12nt 如果是嘧啶二聚体损伤，切除片段长13nt 核苷酸切除修复—— 真核生物 两种途径： 全基因组核苷酸切除修复（全基因组NER或GG-NER）：修复基因组内的所有损伤 转录偶联核苷酸切除修复（transcription-coupled NER或TC-NER）：只修复局限于转录链上的基因组活性区损伤。 人类全基因组的核苷酸切除修复 转录偶联核苷酸切除修复 TC-NER 与 GG-NER 的机制十分相似，只是由RNA 聚合酶发挥XPC的功能，检测损伤位点并起始DNA的溶解。 XPA识别变性DNA中的损伤位点，并募集其他因子。 真核生物的双链断裂修复 是真核生物最严重的DNA损伤形式。 两种方式修复DNA的双链断裂（DSB）损伤： 同源重组：细胞分裂的S期和G2期起主要作用 非同源末端连接（nonhomologous end-joining, NHEJ）：G1期的哺乳细胞 非同源末端连接模型 错配修复 未修复DNA损伤的处理——旁路修复机制 作