《化学生物学导论》第12章 遗传信息的传递与表达.pptx

第12章遗传信息的传递与表达;中心法则;在某些情况下RNA也可以是遗传信息的基本携带者，例如RNA病毒能以自身核酸分子为模板进行复制。

RNA病毒还能通过逆转录(Reversetranscription)的方式将遗传信息传递给DNA。

1958年Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则。;第一节DNA的复制;一、DNA复制过程有关的酶;1，DNA聚合酶;(1)大肠杆菌DNA聚合酶;大肠杆菌DNA聚合酶I的活性中心;大肠杆菌DNA聚合酶I的

5′→3′核酸外切酶活力;(2)真核生物的DNA聚合酶;2，DNA连接酶（ligase）;反应分三步进行。首先由NAD或ATP与酶反应，形成腺苷酰化的酶(酶-AMP复合物)，其中AMP的磷酸基与酶的赖氨酸的ε-氨基以磷酰胺键相结合。然后酶将AMP转移给DNA切口处的5′?磷酸，以焦磷酸键的形式活化，形成AP-P-DNA。然后通过相邻链的3′?OH对活化的磷原子发生亲核攻击，生成3′,5′?磷酸二酯键，同时释放出AMP;3，DNA引物酶;4，与DNA解旋和解链有关的酶;（1）拓扑异构酶;拓扑异构酶II又称DNA旋转酶(gyrase)，它可连续引入负超螺旋到同一个双链闭环DNA分子中去，反应需要由ATP供给能量。在无ATP存在时，旋转酶可松弛负超螺旋，但不作用于正超螺旋。;（2）DNA解螺旋酶(helicase);（3）单链结合蛋白;二、DNA的复制过程;DNA复制的要点;2、DNA的半不连续复制;另一条模板链是5′→3′走向，在其上DNA也是从5′→3′方向合成，但是与复制叉移动的方向正好相反，所以随着复制叉的移动，形成许多不连续的片段（称为冈崎片段），最后连成一条完整的DNA链，该链称为滞后链。

这种前导链连续复制，滞后链不连续复制的方式称为DNA半不连续复制。;冈崎片段的合成需要RNA引物。RNA引物是在DNA模板链的一定部位合成并互补于DNA链，合成方向也是5′→3′，催化该反应的酶称为引物合成酶。

引物的长度通常为几个核苷酸至10个核苷酸。RNA引物的消除和缺口的填补是由DNA聚合酶I来完成的。最后由DNA连接酶将冈崎片段连成长链。;3，DNA复制的基本过程;DNA复制的起始;DNA复制的起始;DNA聚合酶能催化3′-OH端与dNTP形成3′,5′-磷酸二酯键，使新生链不断延长，但不能催化两个dNTP间形成磷酸二酯键。DNA在复制时，先在复制区的模板链上合成一段RNA引物，提供聚合酶3′-OH，然后在DNA聚合酶催化下合成新生链，合成引物的过程称为引发。;DNA链的延伸;复制的终止;三、抑制DNA复制的药物;1，DNA聚合酶抑制剂;抑制病毒DNA聚合酶;2，拓朴异构酶抑制剂;其它类型的拓扑异构酶I抑制剂;拓朴异构酶Ⅱ抑制剂分为嵌入剂和非嵌入剂。嵌入型拓朴异构酶Ⅱ抑制剂结构上各不相同，通常有平面芳香环系统，可以嵌入DNA碱基对之间，妨碍正常的DNA功能。

拓朴异构酶Ⅱ抑制剂主要有依托泊苷类、阿霉素类等。;3，DNA解螺旋酶抑制剂;4，引物酶抑制剂;三、DNA的损伤与修复;1，光复活修复;光修复酶结合到嘧啶二聚体上，吸收蓝光光子，通过电子转移，使环断裂，恢复正常的碱基配对结构。;2，碱基切除修复;3，错配修复;四、逆转录-RNA指导下的DNA合成;1，逆转录病毒;HIV是一种直径为100nm的RNA病毒，外壳由一脂双层及两种糖蛋白gp41和gp120组成。它是一种典型的逆转录病毒，由三种主要的基因(gag、pol及env)组成基本结构，还有六个附加基因编码的六种调节蛋白(如rev、tat、vpu、vit及net等)及几个分子的逆转录酶。HIV通过外膜蛋白(gp120)与宿主T细胞CD4受体特异结合，脱去蛋白主壳，释放出病毒RNA基因组。;2，逆转录过程;RNA酶H以新合成的DNA链为???板合成DNA正链，并降解tRNA。

此时，发生第二此跳跃，负链3′端引物结合序列与新合成的正链3′引物结合部位配对互补，以负链为模板合成全长的正链。再以全长的正链为模板，补充合成3′端的序列。;病毒携带的整合酶（integrase）与双链DNA结合并除去两条DNA链3′-末端各两个核苷酸，使双链末端成为5′-端突出的粘端。

病毒DNA与整合酶的复合物又与宿主DNA结合，整合酶随机切割宿主DNA链，使5′-端产生突出的4～6个核苷酸的粘端，病毒DNA与宿主DNA末端对接，并由宿主的酶系统将末端修补连接。病毒DNA就这样随机整合到宿主基因组中。;3，抗HIV药物;核苷类逆转录酶抑制剂;非核苷类逆转录酶抑制剂;HIV蛋白酶抑制剂;HIV整合酶抑制剂;第二节转录-DNA指导下的RNA合成;一、核糖核酸的酶促合成