[生物学]chapter24 DNA修复和转座.ppt

日本京都大学物质-细胞统合系统据点iPS细胞研究中心长山中伸弥(Shinya Yamanaka)1962-50 英国发育生物学家约翰·戈登(John Gurdon) 1933-80 诱导多功能干细胞相关。这种细胞又称iPS细胞，是动物特定成熟细胞（以体细胞为主）经过诱导因子“编程”处理后转化而成的干细胞。它具有和胚胎干细胞等其他干细胞类似的功能，可以发育成组织和器官，同时规避了胚胎干细胞研究面临的伦理和法律障碍，创造了生命科学研究的一大潮流，是有望应用于再生医疗和制药的划时代成果 2012年诺贝尔生理学或医学奖 /z/NobelPrize2012/index.html DNA的修复 导致DNA损伤的原因：生物因素、物理因素、化学因素； 例1：DNA在复制过程中错配 例2：DNA重组，病毒基因整合 例3：紫外线、电离辐射和化学诱变剂 碱基、 糖、 磷酸二酯键遭受改变和破坏 DNA损伤or DNA突变 （Mutation ） 碱基突变类型 1 碱基对的置换（substitution） （1）转换（transition）：嘧啶之间或嘌呤之间互换 （2）颠换（transervasion）：嘧啶和嘌呤之间互换 （3）错义突变（missense mutation）：三联密码发生突变导致原来的氨基酸被另一种氨基酸取代 （4）无义突变（nonsense mutation）：氨基酸密码变为终止密码 碱基突变类型 2 移码突变（frameshift mutation） （1）插入（ insertion ）：一个或多个非三整数倍的核苷酸对插入到原来的DNA序列，使得编码区该位点后的三联密码子阅读框架改变 （2）缺失（ insertion ）：一个或多个非三整数倍的核苷酸从原来的DNA序列去除，使得编码区该位点后的三联密码子阅读框架改变 诱变剂可使DNA突变 What is mutagen？ 自然条件下发生的突变称为自发突变（spontaneous mutation）。自发突变率极低，大肠杆菌和果蝇的突变率都在10-10左右 能够提高突变率的物理或化学因子称为诱变剂（ mutagen ）。 诱变剂种类 1 碱基类似物：与DNA正常碱基结构类似的化合物，也能在DNA复制时取代正常碱基掺入并与互补链上的碱基配对。 2 碱基的修饰剂：通过对DNA碱基的修饰作用改变其配对性质。 3 嵌入染料：扁平的稠环分子（吖啶橙、溴化乙锭等）燃料可以插入到DNA的碱基对之间。插入DNA后将碱基对之间的距离成大约1 倍，正好占据了一个碱基对的位置，可造成两条链错位。结果造成移码突变。 4 紫外线和电离辐射：紫外线使产生二聚体，使DNA产生弯曲和扭结；电离辐射（X射线、γ射线）双链或单链断裂 DNA的损伤修复 由于染色体DNA在生命过程中占有至高无上的地位，DNA复制的准确性以及DNA日常保养中的损伤修复就有着特别重要的意义。 DNA的五种损伤修复系统 DNA修复系统 功能 错配修复 恢复错配 切除修复 切除突变的碱基或核苷酸片段 重组修复 复制后的修复，重新启动停滞的复制叉 DNA直接修复 修复嘧啶二体或甲基化DNA SOS系统 DNA的修复，导致变异 DNA的五种修复系统 1 错配修复（mismatch repair） （1）引起错配修复的原因？ 新合成链的核苷酸与母链发生错配 （2）错配修复系统如何识别模板链和新合成链？ 一旦复制叉通过复制起始位点，母链上的5’-GATC序列中的A的N6位会在开始DNA合成前的几秒钟内被Dam甲基化酶甲基化。错配修复系统以是否甲基化为依据识别母链和新链。 DNA的五种修复系统 1 错配修复（mismatch repair） 根据母链甲基 化原则找出错配碱基的过程 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 DNA的五种修复系统 1 错配修复 错配碱基位于切口3’下游端 MutL-MutS、解链酶II、DNA外切酶VII或RecJ核酸酶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 Pol III和SSB的作用下合成新的子链片段。 DNA外切酶VII 或RecJ核酸酶 1 错配修复 错配碱基位于切口5’上游端 MutL-MutS、解链酶II、DNA外切酶I或X的作用下切除单链DNA直到错配位点 Pol III和SSB再合成新的子链片段 DNA的五种修复系统 DNA的五种修复系统 2 切除修复(excision repair)[碱基切除修复和核苷酸切除修复 ] (1)碱基切除修复（Base-excision repair）:受损DNA通过不同酶的作用