《DNA的复制解析》课件.pptVIP

*************************************叶绿体DNA的复制叶绿体DNA（cpDNA）是植物和藻类细胞中叶绿体内的环状DNA分子，通常大小在120-170kb之间，比线粒体DNA大得多。每个叶绿体含有多个cpDNA拷贝，而每个植物细胞可含有许多叶绿体，导致每个细胞中有数百至数千个cpDNA拷贝。叶绿体DNA的复制机制似乎兼具了线粒体DNA和原核生物复制的特点，这反映了叶绿体的原核生物（蓝藻）起源。复制可能通过双向环状方式、滚环方式或D-环方式进行，具体取决于物种和发育阶段。叶绿体DNA编码了许多参与光合作用的蛋白质和RNA分子，在植物能量代谢中发挥关键作用。叶绿体基因组的半保留式传递和母系遗传特性，使其成为研究植物进化和亲缘关系的重要工具。病毒DNA的复制依赖宿主利用宿主细胞机制1多样的复制策略适应不同病毒类型2快速高效支持大量病毒产生3调控宿主细胞优化病毒复制条件4病毒是非细胞生命形式，缺乏独立复制所需的完整机制，必须依赖宿主细胞的复制系统。不同病毒采用多样化的复制策略：有些如T4噬菌体编码自己的DNA聚合酶和其他复制蛋白；有些如SV40病毒则主要依赖宿主的复制机制，仅编码少量特殊蛋白调控复制。病毒DNA的复制通常非常高效，如单个T4噬菌体感染大肠杆菌后，在短短半小时内可产生约200个新的病毒颗粒。有些病毒整合到宿主基因组中，随宿主DNA一起复制；而其他病毒则在细胞质中独立复制。理解病毒DNA复制机制对于开发抗病毒药物和疫苗具有重要意义，也为研究细胞DNA复制提供了简化的模型系统。DNA复制与细胞周期1G1期的准备G1期是DNA复制的准备阶段。在此期间，细胞合成复制所需的酶和蛋白质，并通过形成前复制复合物(pre-RC)在DNA上标记复制起点。这一过程包括ORC、Cdc6、Cdt1和MCM复合物的顺序结合。2S期的复制DNA复制主要发生在S期，此时前复制复合物被激活，解旋酶开始工作，复制叉形成。MCM被S期激酶CDK和DDK磷酸化后，招募更多蛋白质形成复制复合体，开始合成新DNA链。3检查点机制细胞周期检查点确保DNA完整复制且无错误。当检测到DNA损伤或复制叉停滞时，检查点蛋白如ATR和Chk1被激活，导致细胞周期暂停，给予修复系统足够时间解决问题，防止携带损伤的DNA传递给子细胞。DNA复制的调控1转录因子的作用转录因子调控复制相关基因的表达，影响复制起点的活化和复制时间的控制。某些转录因子与复制起点直接相互作用，促进或抑制复制起始。2表观遗传修饰的影响组蛋白修饰如乙酰化、甲基化和DNA甲基化影响染色质结构，进而影响复制时间。开放染色质区域（如H3K4me3和H3K9ac富集区）通常早期复制，而异染色质区域晚期复制。3复制时间的控制不同基因组区域在S期不同时间复制，形成特征性的复制时间程序。这一程序与基因表达、染色质结构和核内定位相关，对维持基因组稳定性和细胞身份至关重要。DNA复制调控是一个高度精密的过程，确保基因组完整准确地复制一次。各种调控因素的协同作用形成了一个复杂的网络，确保复制过程与细胞周期、基因表达和染色质结构协调进行。这种精确调控对于维持基因组稳定性和防止癌症等疾病至关重要。复制起点的选择1234序列特异性某些DNA序列特征，如AT富集区域和特定识别元件，影响复制起点的选择。原核生物如大肠杆菌中，oriC包含特定的DnaA盒子；酵母中，ARS具有保守的共识序列；而高等真核生物中，序列要求则不那么严格。染色质结构的影响染色质的开放状态对复制起点的选择和激活至关重要。组蛋白修饰如H3K4me3和H3K9ac通常与活跃的复制起点相关，而DNA甲基化和H3K9me3等则与复制起点的抑制相关。转录因子结合某些转录因子能够直接或间接影响复制起点的选择和激活。它们可能通过改变局部染色质结构，或招募复制起始蛋白，促进特定区域成为复制起点。复制时间域基因组可分为不同的复制时间域，每个域包含多个协同激活的复制起点。这些域在细胞周期的特定时间复制，并与核内空间组织和染色质环境密切相关。DNA复制与基因组稳定性复制应激复制应激指复制叉进展受阻的情况，可由DNA损伤、复杂DNA结构或核苷酸池耗竭等引起。持续的复制应激会导致复制叉崩溃，形成DNA双链断裂，威胁基因组稳定性。DNA损伤响应当检测到复制叉停滞或DNA损伤时，ATR-Chk1通路被激活，导致细胞周期暂停，防止携带损伤的DNA进入有丝分裂。同时，激活修复系统修复损伤，或通过特殊机制重启复制叉。复制叉稳定性维护多种蛋白质如RPA、BRCA1/2、FANC蛋白