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课件17-DNA损伤与修复-李恩民.ppt.ppt
DNA损伤修复 DNA Damage and Repair 一 多种因素通过不同形式引起DNA损伤 环境中的化学和/或物理因素可通过不同形式引起DNA损伤(DNA damage)。 DNA损伤泛指由各种内外因素引起的DNA分子的所有的结构和功能上的变化,包括DNA链的断裂、碱基的损伤与各种突变类型。 突变 (mutation)是指因遗传物质结构改变而引起的遗传信息的改变。从分子水平简言之,突变就是DNA分子上碱基的改变。 多种形式的DNA的损伤 二 DNA损伤修复系统有多种类型 修复系统类型 修复对象 参与修复的酶或蛋白 直接修复(光修复) 嘧啶二聚体 光裂合酶 碱基切除修复 受损的碱基 DNA糖基化酶、无嘌呤/无嘧啶核酸内切酶 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 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、其他类型的DNA聚合酶 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 (一) 直接修复-1 400nm光子 ? 次甲四氢叶酸 ? FADH2 ? T-T?T+T 嘧啶二聚体光直接修复 (一) 直接修复-2 甲基转移酶参与的直接修复 突变的结果 DNA复制 DNA复制 6-甲基鸟嘌呤 复原的结果 (二) 碱基切除系统将受损的碱基直接切除 图16-18 E.coli碱基切除修复系统切除胞嘧啶自发脱氨基产生的尿嘧啶, 337页 G C 注释: DNA糖苷酶识别的异常碱基包括,胞嘧啶脱氨基产生的尿嘧啶;oxoG;脱氨基的腺嘌呤;开环碱基;碳原子之间双键变成单键的碱基等。 图16-19 碱基切除修复系统切除鸟嘌呤氧化产物oxoG 自动防故障系统: 利用DNA糖苷酶切除DNA复制中错配的碱基A。 (三) 核苷酸切除修复系统识别DNA双螺旋变形 图16-20 E.coli 的核苷酸切除修复系统, 339页 六种蛋白的作用:UvrA蛋白识别DNA双螺旋结构变形位点;UvrB蛋白负责解链,同时募集核酸内切酶UvrC;UvrC在损伤部位的两侧切断DNA链;UvrD蛋白去除这两个切点之间的DNA片段;DNA聚合酶Ⅰ负责填补缺口;连接酶负责封合切口。 (三) 核苷酸切除修复系统识别DNA双螺旋变形 转录偶联修复(transcription-coupled repair),即在转录过程中,暂停转录,修复转录模板链中受损伤的DNA。 在真核生物转录偶联修复中发挥核心作用的是TFⅡH。 在转录偶联核苷酸切除修复中,TFⅡH发挥DNA解旋酶的作用;在转录中,TFⅡH同样发挥DNA解旋酶的作用,打开DNA双螺旋,暴露模板。 (四) 重组修复系统能够修复DNA断裂损伤-1 RecA/B/C/D 双链断裂损伤的染色体 正常的姊妹染色体 + (四) 重组修复系统能够修复DNA断裂损伤-2 pol I ligase RecA RecBCD (五) 跨损伤DNA聚合酶能够跨越损伤部位合成DNA 图16-21 E.coli 跨损伤DNA合成, 340页 正在复制的DNA聚合酶可能遭遇尚未修复的DNA损伤,细胞自动防故障系统能够使复制体绕过损伤部位,这一机制即跨损伤DNA合成(Translesion DNA synthesis,TLS)。 E.coli跨损伤DNA合成由UmuC-UmuD′复合物进行。 跨越损伤修复中的DNA聚合酶虽然依赖模板,但不依赖于碱基互补配对,故合成差错率较高。 DNA损伤修复的最后一种手段,这种DNA聚合酶在应答DNA损伤时被诱导表达。 PolⅣ/Ⅴ (五) 跨损伤DNA聚合酶能够跨越损伤部位合成DNA 真核生物跨损伤部位合成DNA 三 DNA损伤修复具有重要的生物学意义 修复系统的存在保证了物种遗传的稳定性,对降低修复缺陷相关疾病的发病率有十分重要的意义。 突变是肿瘤的发动机。遗传性非息肉性结肠直肠癌,Hereditary nonpolyposis colorectal cancer (HNPCC),DNA修复缺陷。 利用修复系统变异,研发生物新品种。 遗传性疾病 受影响的修复系统(基因) 对染色体的损害 相关性癌肿 多发性结直肠腺瘤 碱基切除修复(MYH) 点突变机率增加 结直肠癌 XP(着色性干皮病) 核苷酸切除修复相关基因 点突变增加 皮肤癌 科凯恩综合征 转录合并修复(CSA、CSB等) 点突变机率增加 无 遗传性非息肉结直肠癌 错配修复(MLH1、MSH2) 点突变机率增加 结直肠癌 家族性乳腺癌/卵巢癌 同
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