分子生物学--第15章 DNA损伤与修复-医学课件.ppt

着色性干皮病患儿脸部特征 * 着色性干皮病的并发症 * DNA自身的不稳定性 ： DNA结构自身的不稳定性是DNA自发性损伤中最频繁和最重要的因素。 当DNA受热或所处环境的pH值发生改变时， DNA分子上连接碱基和核糖之间的糖苷键可自发发生水解，导致碱基的丢失或脱落，其中以脱嘌呤最为普遍。 * 含有氨基的碱基还可能自发脱氨基反应，转变为另一种碱基，即碱基的转变，如C转变为U，A转变为I（次黄嘌呤）等。 * 活性氧（ROS）：反应活性很高的含氧自由基和H2O2。 自由基：外层轨道带有未配对电子的原子、原子团或分子。（·O2- 和·OH等） 含氧自由基可造成碱基的氧化，如8-氧鸟嘌呤（7, 8-oxoG, GO）可与C或A配对，造成G-C → T-A的颠换。 机体代谢过程中产生的活性氧 * 羟自由基作用： 破坏碱基结构 核糖分解 DNA链断裂 DNA链、蛋白质的交联 * （二）体外因素 物理因素 化学因素 生物因素 * 物理因素：电离辐射（核辐射、各种射线）、非电离辐射（紫外线、各种电器发出的辐射） 岡崎 * 化学因素： 自由基 碱基类似物 碱基修饰剂、烷化剂 嵌入性染料 * 5-BrdU （酮式-A； 烯醇式-G）(T碱基类似物） 亚硝酸盐氧化脱氨 （C→U）（碱基修饰） SAM使G甲基化（G与T配对）（烷化剂） 黄曲霉素B （攻击碱基，书235页） 吖啶类化合物: 吖啶橙 (嵌入染料) * 嵌入染料 * 物理和化学因素对DNA的损伤 * 二、DNA损伤有多种类型 碱基脱落 碱基结构破坏 嘧啶二聚体形成 DNA单链或双链断裂 DNA交联 根据DNA结构的改变分为： * 碱基脱落 * 碱基结构破坏导致碱基之间发生错配 EMS(甲基磺酸乙酯) * 嘧啶二聚体 * DNA链发生断裂： * DNA损伤的类型（从损伤后果上） 碱基置换 缺失 插入 链的断裂 转换 颠换 * DNA损伤的后果 信号传导异常 长期效应 衰老 肿瘤 疾病 DNA 修复机制 短期效应 异常增生和代谢 生理功能紊乱 细胞死亡 基因表达异常 基因组不稳定 * DNA损伤的修复 The repair of DNA damage 第二节 * 托马斯·林达尔（TomasRobertLindahl）1938年1月28日出生，瑞典医学家，专门从事癌症研究，挪威科学和文学研究院的成员。发现碱基切除修复。 保罗·莫德里奇（Paul Modrich），1946年出生，美国科学家，在杜克大学担任生物化学教授，以及在霍华德休斯医学研究所担任研究员。 发现DNA错配修复。 阿齐兹·桑贾尔（Aziz Sancar），1946年生于土耳其萨武尔，美国和土耳其国籍生物学家，专门从事DNA修复、细胞周期检查点、生物钟方面的研究。直接观察到了光解酶修复胸腺嘧啶二聚体的过程。 2015诺贝尔化学奖 获奖理由是“DNA修复的细胞机制研究” * 常见的DNA损伤修复途径 修复途径 修复对象 参与修复的酶或蛋白 光复活修复 嘧啶二聚体 光复活酶 碱基切除修复 受损的碱基 DNA糖基化酶、无嘌呤嘧啶核酸内切酶 核苷酸切除修复 嘧啶二聚体、DNA螺旋结构的改变 大肠杆菌中UvrA、UvrB、UvrC和UvrD，人XP系列蛋白XPA、XPB、XPC……XPG等 错配修复 复制或重组中的碱基配对错误 大肠杆菌中的MutH、MutL、MutS，人的MLH1、MSH2、MSH3、MSH6等 重组修复 双链断裂 RecA蛋白、Ku蛋白、DNA-PKcs、XRCC4 损伤跨越修复 大范围的损伤或复制中来不及修复的损伤 RecA蛋白、LexA蛋白、其他类型DNA聚合酶 * 常见的DNA损伤及其修复机制 ` DNA损伤因素 DNA损伤类型 修复机制 X射线、氧自由基、烷化剂　 　 自发脱碱基 单链断裂、无碱基位点、氧化性碱基（如8-氧鸟嘌呤）脲嘧啶 碱基切除修复 紫外线和多环芳烃 环丁烷嘧啶二聚体等大的紫外线光产物和稳定的多环芳烃化合物等大分子DNA加合物 核苷酸切除修复 抗癌药（如顺铂和丝裂霉素） 双链断裂和链间交联 双链断裂修复（同源重组修复和末端连接） 复制错误和烷化剂 碱基错配和缺失（插入） 错配修复 * 一、直接修复 嘧啶二聚体的直接修复（光复活酶） 烷基化碱基的直接修复 （烷基转移酶） 无嘌呤位点的直接修复 （DNA嘌呤插入酶） 单链断裂的直接修复 （DNA连接酶） 直接修复是最简单的一种DNA损伤修复方式，修复酶直接作用于受损的DNA，将之恢复为原来的结构。 * UV Potolyase （光修复酶） 300-600nm 嘧啶二聚体的直接修复 * 烷基化碱基的直接修复 * 二