第二章DNA損傷、修復(fù)、突變和轉(zhuǎn)座

1、DNA損傷、修復(fù)損傷、修復(fù)、突變和轉(zhuǎn)座突變和轉(zhuǎn)座第三節(jié)第三節(jié) 突變類(lèi)型突變類(lèi)型 第四節(jié)第四節(jié) 回復(fù)突變回復(fù)突變(抑制突變抑制突變)第五節(jié)第五節(jié) 突變劑和突變生成突變劑和突變生成 概述：損傷因素及其類(lèi)型概述：損傷因素及其類(lèi)型 第一節(jié)第一節(jié) 復(fù)制過(guò)程中的錯(cuò)配修復(fù)復(fù)制過(guò)程中的錯(cuò)配修復(fù) 第二節(jié)第二節(jié) 損傷修復(fù)損傷修復(fù) 引起損傷的因素引起損傷的因素: 自發(fā)性損傷自發(fā)性損傷(復(fù)制復(fù)制中的損傷、堿基的自發(fā)性化學(xué)改變、中的損傷、堿基的自發(fā)性化學(xué)改變、 自發(fā)脫堿基、自發(fā)脫堿基、 細(xì)胞的代謝產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞的代謝產(chǎn)物對(duì)DNA的損傷的損傷) 物理因素引起的損傷物理因素引起的損傷(電離輻射、紫外線電離輻射、紫外線) 化學(xué)因

2、素引起的損傷化學(xué)因素引起的損傷（烷化劑、堿基類(lèi)似物）（烷化劑、堿基類(lèi)似物） 引起損傷的類(lèi)型：引起損傷的類(lèi)型： 堿基脫落、堿基（或核苷）改變、錯(cuò)誤堿基（堿基的取堿基脫落、堿基（或核苷）改變、錯(cuò)誤堿基（堿基的取 代）、堿基的插入或缺失、鏈的斷裂、鏈交聯(lián)（鏈內(nèi)、鏈代）、堿基的插入或缺失、鏈的斷裂、鏈交聯(lián)（鏈內(nèi)、鏈 間）、間）、嘧啶二聚體嘧啶二聚體等等等等 廣義的修復(fù)系統(tǒng)：廣義的修復(fù)系統(tǒng)： DNA聚合酶的校對(duì)功能聚合酶的校對(duì)功能(復(fù)制的范疇復(fù)制的范疇) 尿嘧啶尿嘧啶-N-糖苷酶修復(fù)系統(tǒng)糖苷酶修復(fù)系統(tǒng) （復(fù)制時(shí)（復(fù)制時(shí)U的滲入、的滲入、C脫氨氧化成脫氨氧化成U） 錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng) 損傷修復(fù)系統(tǒng)損

3、傷修復(fù)系統(tǒng)(光復(fù)活、重組修復(fù)、光復(fù)活、重組修復(fù)、SOS修復(fù)等修復(fù)等) 限制修飾系統(tǒng)限制修飾系統(tǒng)-對(duì)付外源對(duì)付外源DNADNA的入侵的入侵第一節(jié)第一節(jié) 復(fù)制過(guò)程中的錯(cuò)配復(fù)制過(guò)程中的錯(cuò)配的修復(fù)的修復(fù) DNA mismatch+ - A- -C-DNApol (= 10-8)經(jīng)第二次校正經(jīng)第二次校正= 10-11錯(cuò)配修復(fù)錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)系統(tǒng)(MRSMismatch RepairSystem)1、錯(cuò)配修復(fù)堿基來(lái)源：、錯(cuò)配修復(fù)堿基來(lái)源：校正活性所漏校的堿基校正活性所漏校的堿基 使復(fù)制的保真性提高使復(fù)制的保真性提高102103倍倍2、錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)（、錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)（Mismatch repair system）

4、DNA polymeraseHelicase SSB 外切核酸酶外切核酸酶 (和和) 連接酶連接酶MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits mutH, L, S dam geneDNA腺嘌呤甲基化酶腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶甲基化酶)掃描新生鏈中錯(cuò)配堿基掃描新生鏈中錯(cuò)配堿基識(shí)別新生鏈中非識(shí)別新生鏈中非 m6A 的的GATC序列序列酶切含錯(cuò)配堿基的新生酶切含錯(cuò)配堿基的新生DNA區(qū)段區(qū)段 （1 1）組成）組成 DNADNA合成過(guò)程中的甲基化變化合成過(guò)程中的甲基化變化DNA中的中的GATC(palindromic seq.)為為m6A甲基化敏感位點(diǎn)甲基化敏

5、感位點(diǎn)平均每平均每2kb左右有一左右有一GATC seq.錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)受甲基化的引導(dǎo)錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)受甲基化的引導(dǎo) 甲基化程度的差異甲基化程度的差異a、MutH/MutS 掃描識(shí)別錯(cuò)配掃描識(shí)別錯(cuò)配 堿基和鄰近的堿基和鄰近的GATC序列序列 切點(diǎn)甲基化切點(diǎn)甲基化GATC中中 G的的5側(cè)側(cè) DNA helicase II, SSB, exonuclease I去除包括錯(cuò)去除包括錯(cuò) 配堿基的片段配堿基的片段 DNA polymerase III 和和 DNA ligase 填充缺口填充缺口昂貴的代價(jià)用于保證昂貴的代價(jià)用于保證DNADNA的準(zhǔn)確性的準(zhǔn)確性（2 2） 修復(fù)過(guò)程修復(fù)過(guò)程 外切核酸酶外切核酸酶切

6、割切點(diǎn)的切割切點(diǎn)的55端（錯(cuò)配堿基在切點(diǎn)的端（錯(cuò)配堿基在切點(diǎn)的55端）端） -3-3端（端（-3-3端）端）3、 尿嘧啶尿嘧啶-N-糖苷酶系統(tǒng)糖苷酶系統(tǒng) ( ung system )修復(fù)尿嘧啶的來(lái)源：修復(fù)尿嘧啶的來(lái)源：dUTP的滲入的滲入 胞嘧啶的自發(fā)脫氨氧化胞嘧啶的自發(fā)脫氨氧化-TAGC-ATCG-TAGC-A CG-U-TAGC-ung-ase GCUAU-TAGC-A CG-AP內(nèi)切酶內(nèi)切酶(Apurinase)-TAGC-ATCG-DNApolLigase 第二節(jié)第二節(jié) DNA損傷的修復(fù)損傷的修復(fù)一、嘧啶二聚體的產(chǎn)生一、嘧啶二聚體的產(chǎn)生 類(lèi)型：類(lèi)型：TT二聚體二聚體 （ ）、）、CC二

7、聚體（二聚體（ ）、）、 CT二聚體（二聚體（ ）TTCCCT相鄰的胸腺嘧啶相鄰的胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚體胸腺嘧啶二聚體CCCCCCCC PR1、光復(fù)活（、光復(fù)活（photo reactivation ）-TT-AA-TT-AA-TT-AA-TT-AA- 復(fù)制前進(jìn)行、不容易出錯(cuò)復(fù)制前進(jìn)行、不容易出錯(cuò) 400 nm 藍(lán)光、藍(lán)光、PR 酶酶 (photo-reactivation enzyme) 光敏裂合酶（光敏裂合酶（photolyase）可見(jiàn)光激活可見(jiàn)光激活 二、二聚體修復(fù)的機(jī)制二、二聚體修復(fù)的機(jī)制2. 2. 切除修復(fù)切除修復(fù)ExisionExisionRepairRepair 復(fù)制前進(jìn)行復(fù)制前

8、進(jìn)行 不易出錯(cuò)不易出錯(cuò)UvrA, B, C gene 內(nèi)切核酸酶內(nèi)切核酸酶（Endonucleases） 外切核酸酶外切核酸酶 （Exonuclease） DNA pol Ligase 堿基切除修復(fù)堿基切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)堿基切除修復(fù)堿基切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)ABA BCA B CA BCAB螺旋酶螺旋酶Pol 螺旋酶螺旋酶連接酶連接酶切切補(bǔ)補(bǔ)切切封封3. 3. 重組修復(fù)（重組修復(fù)（RecombinativeRecombinativeRepairRepair）后復(fù)制修復(fù)、后復(fù)制修復(fù)、E.coli的挽回系統(tǒng)的挽回系統(tǒng)E.coli 存活存活%U.V 計(jì)量計(jì)量w.t.

9、UvrA+ RecA+ uvr a-rec a-該系統(tǒng)存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù)該系統(tǒng)存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù) Rec-A. gene 以某種方式參與以某種方式參與DNA損傷修復(fù)損傷修復(fù) Rec修復(fù)系統(tǒng)比切除修復(fù)系統(tǒng)更有效修復(fù)系統(tǒng)比切除修復(fù)系統(tǒng)更有效 目前知道目前知道 Uvr系統(tǒng)負(fù)責(zé)切除二聚體系統(tǒng)負(fù)責(zé)切除二聚體 Rec系統(tǒng)負(fù)責(zé)消除沒(méi)有被切除的二聚體系統(tǒng)負(fù)責(zé)消除沒(méi)有被切除的二聚體 可能造成的后果可能造成的后果TT TTAA AATT TTTT TTAA AATT TT變性變性 E.coli (Rec-A, uvr-a-)D.S. DNAS.S. DNAU.V. 復(fù)制復(fù)制提取提取 變性變性復(fù)制過(guò)程越過(guò)二聚體而在相應(yīng)新鏈

10、上留下缺口復(fù)制過(guò)程越過(guò)二聚體而在相應(yīng)新鏈上留下缺口二聚體后起始二聚體后起始 修復(fù)時(shí)期的證明修復(fù)時(shí)期的證明 與與Rec-A蛋白引起的重組蛋白引起的重組(strand transfer)有關(guān)有關(guān) TT dimer未被修復(fù)，僅表現(xiàn)在后代群體中未被修復(fù)，僅表現(xiàn)在后代群體中TT dimer 濃度的稀釋濃度的稀釋 鏈的非準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致突變機(jī)率的增加鏈的非準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致突變機(jī)率的增加 修復(fù)相關(guān)機(jī)制修復(fù)相關(guān)機(jī)制: 重組修復(fù)重組修復(fù) ( (鏈轉(zhuǎn)移修復(fù)鏈轉(zhuǎn)移修復(fù)) ) 復(fù)制后修復(fù)復(fù)制后修復(fù) 容易出錯(cuò)容易出錯(cuò) RecA, DNApolymerae ligase二聚體后起始二聚體后起始 RecA 聚合酶、連接酶聚合酶

11、、連接酶重組修復(fù)后的損傷位點(diǎn)可重組修復(fù)后的損傷位點(diǎn)可由其它機(jī)制進(jìn)一步修復(fù)由其它機(jī)制進(jìn)一步修復(fù)第三節(jié)第三節(jié) 突變類(lèi)型突變類(lèi)型 染色體突變（染色體突變（Chromosome mutation ）chromosome number chromosome structure 核苷酸突變（核苷酸突變（ dNt point mutation ） 突變突變(mutation)：可以通過(guò)復(fù)制而遺傳的：可以通過(guò)復(fù)制而遺傳的DNA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 的任何永久性改變的任何永久性改變遺傳狀態(tài)遺傳狀態(tài) 突變體突變體(mutant)：攜帶突變的生物個(gè)體或群體或株系：攜帶突變的生物個(gè)體或群體或株系 突變基因突變基因(mutantg

12、ene): 存在突變位點(diǎn)的基因存在突變位點(diǎn)的基因野生型基因（野生型基因（wild type gene）：）： 表示方法表示方法 表現(xiàn)型表現(xiàn)型 Arg+ Arg- 基因型基因型 arg+ arg- 野生型野生型 正性狀正性狀 1、從、從突變作用來(lái)源上定義突變作用來(lái)源上定義 自發(fā)突變自然界的突變劑或偶然復(fù)制錯(cuò)誤自發(fā)突變自然界的突變劑或偶然復(fù)制錯(cuò)誤 誘變誘變 人為使用突變劑人為使用突變劑 堿基異構(gòu)式引起堿基異構(gòu)式引起DNA復(fù)制過(guò)程的錯(cuò)誤復(fù)制過(guò)程的錯(cuò)誤 -自發(fā)突變自發(fā)突變 堿基異構(gòu)式堿基異構(gòu)式 A(amino 氨基氨基) A(imino 亞氨基亞氨基) C(a) C(i) G(keto 酮式酮式) G

13、(enol 烯醇式烯醇式) G(k) G(e,i) T(keto) T(enol-2) or T(enol-4) 堿基異構(gòu)式引起堿基異構(gòu)式引起DNA復(fù)制的錯(cuò)配復(fù)制的錯(cuò)配 G(k) C(a) 正確配對(duì)正確配對(duì) A(a) T(k) 錯(cuò)誤配對(duì)錯(cuò)誤配對(duì) G(k) T(e) A(a) C(i) A(i, anti) A(a, syn) A(i, anti) G(k, syn) G(e,i, anti) G(k, syn) G(e,i, anti) A(a, syn) A(i) C(a) G(e) T(k) A(a) T(k) A(a, anti) T(k, anti) C(i) C(a, anti) A

14、(a) A(i, anti) 堿基異構(gòu)式引起堿基異構(gòu)式引起DNA的錯(cuò)配突變的錯(cuò)配突變 C(i) C(a)G(k, syn) G(k, syn) G(k, anti)G(k)2、從序列改變多少上定義、從序列改變多少上定義 單點(diǎn)突變單點(diǎn)突變(point mutation) (點(diǎn)突變點(diǎn)突變) 多點(diǎn)突變多點(diǎn)突變(multiple mutation)點(diǎn)突變點(diǎn)突變堿基替代堿基替代、堿基插入、堿基缺失、堿基插入、堿基缺失 堿基替代（堿基替代（ conversion ）轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(transition)Py Py Pu Pu 顛換顛換(transvertion) Py Pu 核苷酸缺失或插入核苷酸缺失或插入 （

15、dNt deletion or insertion ）= 3x dNt n x Amino acid = 3x dNt 移框（移框（Framshift ） 移框突變（移框突變（frameshift mutation）:一個(gè)或兩個(gè)堿基的插入一個(gè)或兩個(gè)堿基的插入 或缺失，或扁平堿性染料分子或缺失，或扁平堿性染料分子3、從對(duì)閱讀框的影響上定義、從對(duì)閱讀框的影響上定義移碼突變移碼突變Examples of deletion mutations 4、從對(duì)遺傳信息的改變上定義、從對(duì)遺傳信息的改變上定義（點(diǎn)突變）（點(diǎn)突變） 同義突變：沒(méi)有改變產(chǎn)物氨基酸序列的密碼子同義突變：沒(méi)有改變產(chǎn)物氨基酸序列的密碼子 錯(cuò)

16、義突變：堿基序列的改變引起了氨基酸序列的改變錯(cuò)義突變：堿基序列的改變引起了氨基酸序列的改變 （中性突變、滲漏突變）（中性突變、滲漏突變） 無(wú)義突變：堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子變無(wú)義突變：堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子變 為蛋白合成的終止密碼子為蛋白合成的終止密碼子 堿基替代對(duì)遺傳信息的改變堿基替代對(duì)遺傳信息的改變 -同義突變同義突變 GAA GAG Glu -錯(cuò)義突變錯(cuò)義突變 GAA AAA Lys-無(wú)義突變無(wú)義突變 GAA TAA(stop) 無(wú)義突變類(lèi)型無(wú)義突變類(lèi)型UAA （Oc） 赭石型（赭石型（Ocher）UAG（Am） 琥珀型（琥珀型（amber） UGA（Opal） 乳

17、石型（乳石型（Opal）5、從、從突變的表達(dá)類(lèi)型突變的表達(dá)類(lèi)型 上定義上定義-非條件型突變非條件型突變: -條件型突變條件型突變: 突變的表現(xiàn)突變的表現(xiàn) = 突變基因型突變基因型 + 誘導(dǎo)條件誘導(dǎo)條件 （光，溫敏感不育）（光，溫敏感不育） 6、從突變效應(yīng)上定義、從突變效應(yīng)上定義 正向突變正向突變 回復(fù)突變回復(fù)突變:使突變體所失去的野生型性狀得到恢復(fù)的第二次突變使突變體所失去的野生型性狀得到恢復(fù)的第二次突變 真正的原位回復(fù)突變很少真正的原位回復(fù)突變很少 大部分為第二點(diǎn)的回復(fù)突變大部分為第二點(diǎn)的回復(fù)突變抑制突變抑制突變 7、突變位點(diǎn)存在于負(fù)責(zé)基因調(diào)控的序列中突變位點(diǎn)存在于負(fù)責(zé)基因調(diào)控的序列中 *

18、在啟動(dòng)子區(qū)域時(shí)在啟動(dòng)子區(qū)域時(shí): 啟動(dòng)子上升突變啟動(dòng)子上升突變: 增強(qiáng)啟動(dòng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的發(fā)動(dòng)作用的突變?cè)鰪?qiáng)啟動(dòng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的發(fā)動(dòng)作用的突變 啟動(dòng)子下降突變啟動(dòng)子下降突變: * 在操作子上或調(diào)節(jié)基因上在操作子上或調(diào)節(jié)基因上 組成型突變組成型突變: 產(chǎn)生組成型表達(dá)方式的操作子突變或調(diào)產(chǎn)生組成型表達(dá)方式的操作子突變或調(diào) 節(jié)基因的突變節(jié)基因的突變 突變的操作子不能被阻遏蛋白所識(shí)別突變的操作子不能被阻遏蛋白所識(shí)別 調(diào)節(jié)基因突變不能產(chǎn)生有活性的阻遏蛋白調(diào)節(jié)基因突變不能產(chǎn)生有活性的阻遏蛋白 兩者之一都使結(jié)構(gòu)基因失去了負(fù)向控制兩者之一都使結(jié)構(gòu)基因失去了負(fù)向控制 第四節(jié)第四節(jié) 回復(fù)突變回復(fù)突變 (抑制突變抑制突變)1、抑

19、制突變發(fā)生的部位、抑制突變發(fā)生的部位基因內(nèi)抑制突變：抑制突變發(fā)生在正向突變的基因中基因內(nèi)抑制突變：抑制突變發(fā)生在正向突變的基因中基因間抑制突變：抑制突變發(fā)生在正向突變基因外的其它基因間抑制突變：抑制突變發(fā)生在正向突變基因外的其它 基因中基因中wild typemutant (表現(xiàn)型表現(xiàn)型)正向突變正向突變 (low F.)回復(fù)突變回復(fù)突變 (very low F.正向的正向的110)間接抑制突變間接抑制突變: 不恢復(fù)正向突變基因蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能不恢復(fù)正向突變基因蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能,而而 是通過(guò)改變其它蛋白質(zhì)的性質(zhì)或表達(dá)水平是通過(guò)改變其它蛋白質(zhì)的性質(zhì)或表達(dá)水平 而補(bǔ)償原來(lái)突變?cè)斐傻娜毕荻a(bǔ)償原來(lái)突

20、變?cè)斐傻娜毕?從而恢復(fù)野生型從而恢復(fù)野生型2、野生表型恢復(fù)作用的性質(zhì)、野生表型恢復(fù)作用的性質(zhì)直接抑制突變直接抑制突變: 通過(guò)恢復(fù)或部分恢復(fù)原來(lái)突變基因產(chǎn)物蛋通過(guò)恢復(fù)或部分恢復(fù)原來(lái)突變基因產(chǎn)物蛋 白質(zhì)的功能而恢復(fù)野生表型白質(zhì)的功能而恢復(fù)野生表型 3、回復(fù)突變的分子機(jī)制回復(fù)突變的分子機(jī)制a) AGC (Ser) ACC (Thr) AGC (Ser)b) AGC (Ser) AGG (Arg) AGT (Ser)c) AGC (Ser) AGG (Arg) GGG (Gly) if Ser Gly （1）基因內(nèi)抑制突變）基因內(nèi)抑制突變 (Intragenic suppression)第二位點(diǎn)引起的

21、基因內(nèi)校正第二位點(diǎn)引起的基因內(nèi)校正密碼子間兩次錯(cuò)義突變的互補(bǔ)密碼子間兩次錯(cuò)義突變的互補(bǔ)4、抑制突變的分子機(jī)制、抑制突變的分子機(jī)制 錯(cuò)義突變錯(cuò)義突變 移框突變移框突變錯(cuò)義突變錯(cuò)義突變?cè)斐梢吧捅硇偷膯适г斐梢吧捅硇偷膯适?部分原因部分原因在于影響到蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)在于影響到蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)(正負(fù)電荷、疏水作用正負(fù)電荷、疏水作用)a、靜電作用、靜電作用b、疏水作用、疏水作用-UGG174-GGA210-(w.t.)(K) (G)回復(fù)突變回復(fù)突變(C) （G）-UGG 174-GGA210-UGG174-GGA210-UGC174-GAA210-活性結(jié)構(gòu)活性結(jié)構(gòu)無(wú)活性結(jié)構(gòu)無(wú)活性結(jié)構(gòu)CA無(wú)活性結(jié)構(gòu)無(wú)

22、活性結(jié)構(gòu) (K) (E)移框突變的抑制突變移框突變的抑制突變(基因內(nèi)第二點(diǎn)的插入或缺失基因內(nèi)第二點(diǎn)的插入或缺失)（2）基因間的抑制突變）基因間的抑制突變無(wú)義突變無(wú)義突變-無(wú)義抑制突變無(wú)義抑制突變錯(cuò)義突變錯(cuò)義突變-錯(cuò)義抑制突變錯(cuò)義抑制突變移框突變移框突變-移框抑制突變移框抑制突變 發(fā)生在發(fā)生在 tRNA基因或與基因或與tRNA功能相關(guān)的基因上功能相關(guān)的基因上a a、基因間的無(wú)義抑制突變（、基因間的無(wú)義抑制突變（ Nonsense suppressor ）野生型野生型UAG、UGA、UAA三種無(wú)義抑制三種無(wú)義抑制 50赭石型無(wú)義抑制赭石型無(wú)義抑制tRNA產(chǎn)生的幾率很低，且抑制效率很低產(chǎn)生的幾率很低

23、，且抑制效率很低AGAUCUArgGlyGGACCUUCUGlyCCUGlyb b、基因間的錯(cuò)義抑制突變、基因間的錯(cuò)義抑制突變( ( Missense suppressor )Glyc、基因間移框抑制突變、基因間移框抑制突變總結(jié)：基因內(nèi)和基因間的錯(cuò)義（無(wú)義）、移框抑制突變均總結(jié)：基因內(nèi)和基因間的錯(cuò)義（無(wú)義）、移框抑制突變均 由相應(yīng)的錯(cuò)義（無(wú)義）、移框突變抑制由相應(yīng)的錯(cuò)義（無(wú)義）、移框突變抑制第六節(jié)第六節(jié) 突變劑和突變生成突變劑和突變生成1、堿基類(lèi)似物（堿基類(lèi)似物（Base analog）2-氨基嘌呤氨基嘌呤2-Amino purine5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶5-Bromine Uracil OO

24、BrNH25-BrU: G: A 烯醇式烯醇式enolenolBrOHHOBr 酮式酮式KetoKetoHOAGCTTCCTATCGAAGGATAGCTBCCTATCGAAGGAT酮式5-BrU的滲入AGCTBCCTATCGAAGGATAGCTCCCTATCGAGGGAT第二輪復(fù)制ATGC 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變AGCTBCCTATCGAGGGATAGCTTCCTATCGAAGGAT第一輪復(fù)制酮式到稀醇式的轉(zhuǎn)變烯醇式滲入為烯醇式滲入為 GCAT 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變In DNABrU(k) BrU(e) (正常形式正常形式) (異構(gòu)體異構(gòu)體)BrU(k) BrU(e)難難易易A G G AT C C T 堿基類(lèi)似物產(chǎn)生

25、的均為錯(cuò)義突變堿基類(lèi)似物產(chǎn)生的均為錯(cuò)義突變 2、 堿基的化學(xué)修飾導(dǎo)致突變堿基的化學(xué)修飾導(dǎo)致突變又稱(chēng)化學(xué)突變劑：又稱(chēng)化學(xué)突變劑： 亞硝酸（亞硝酸（nitrous acid HNO2） 羥氨（羥氨（hydroxylamine HA） 甲磺酸乙酯（甲磺酸乙酯（ethyl mathanesulfonate EMS） N-甲基甲基-N-硝基硝基-N-亞硝基胍亞硝基胍 （N-mathyl-N-nitro-N-nitrosoguanidion NNG）產(chǎn)生錯(cuò)義突變產(chǎn)生錯(cuò)義突變NH2OH (Hydroxylamine HA 羥胺羥胺)C(i) A(a)HNHHOC(a)HAHNHHHOHNHHOHNHHOHN

26、HHON H3 3、嵌合劑的致突變作用、嵌合劑的致突變作用吖啶橙吖啶橙 (Acridine(Acridine Orange Orange AO) ) 扁平染料分子扁平染料分子溴化乙錠溴化乙錠 (Ethidium(Ethidium Bromide Bromide EB ) )-ATTTTTCG -TAAAAAGC-A TTTCG -T AAAGC-TAO T-AT EB TTTTCG-TA分子插入分子插入AOEB-ATTTCG -TAAAGC-ATXTTTTCG-TAX AAAAGC-XAAAAGC-結(jié)果產(chǎn)生移框突變結(jié)果產(chǎn)生移框突變5、 增變基因（增變基因（mutator gene ） w.t.

27、 維持遺傳的穩(wěn)定性維持遺傳的穩(wěn)定性mut. 隨機(jī)引起其他各類(lèi)基因的突變隨機(jī)引起其他各類(lèi)基因的突變4、 轉(zhuǎn)座成分的致突變作用轉(zhuǎn)座成分的致突變作用生物體內(nèi)有些基因與整個(gè)基因組的突變頻率直接相關(guān)生物體內(nèi)有些基因與整個(gè)基因組的突變頻率直接相關(guān)其突變時(shí)，整個(gè)基因組的突變頻率明顯上升其突變時(shí)，整個(gè)基因組的突變頻率明顯上升增變基因類(lèi)別：增變基因類(lèi)別：a、DNA polymerase 相關(guān)基因相關(guān)基因3 5 校正功能突變校正功能突變b、錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)的基因、錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)的基因MCE (mismatch correction enzyme)c、DNA 損傷修復(fù)系統(tǒng)基因損傷修復(fù)系統(tǒng)基因錯(cuò)配，損傷修復(fù)功能喪失錯(cuò)配，損

28、傷修復(fù)功能喪失 突變率升高突變率升高6、紫外線的致突變作用、紫外線的致突變作用-嘧啶二聚體嘧啶二聚體 (TT dimer )U.V.C T T A 脫氨氧化脫氨氧化 U.V.CU A(a)U.V.U.V.H2O H+ + OH-C(a) C(i) A(a) 脫嘌呤脫嘌呤造成的突變：堿基替代、缺失、重復(fù)、移框造成的突變：堿基替代、缺失、重復(fù)、移框7 7、 突變熱點(diǎn)（突變熱點(diǎn)（Mutation HotpointMutation Hotpoint）基因自發(fā)突變的頻率是一定的基因自發(fā)突變的頻率是一定的DNA分子上某些位點(diǎn)的突變頻率大大平均數(shù)，分子上某些位點(diǎn)的突變頻率大大平均數(shù)，這樣的位點(diǎn)稱(chēng)為這樣的位點(diǎn)

29、稱(chēng)為a) 重復(fù)序列重復(fù)序列 （repetitive seq. ）/ palindromic seq.e.g. Lac. Operon-CTGGCTGGCTGG- b) m5Cc) 不同誘變劑作用位點(diǎn)不同，轉(zhuǎn)座子插入位點(diǎn)不同不同誘變劑作用位點(diǎn)不同，轉(zhuǎn)座子插入位點(diǎn)不同UC m5CT脫氨氧化脫氨氧化復(fù)制時(shí)，模板與新生鏈間滑動(dòng)錯(cuò)配復(fù)制時(shí)，模板與新生鏈間滑動(dòng)錯(cuò)配缺失，插入突變?nèi)笔В迦胪蛔儚?fù)制期發(fā)生在新生鏈上不發(fā)生突變，復(fù)制期發(fā)生在新生鏈上不發(fā)生突變，若發(fā)生在模板鏈上很快突變?nèi)舭l(fā)生在模板鏈上很快突變非復(fù)制期突變頻率非復(fù)制期突變頻率50DNA 的損傷修復(fù)與突變的損傷修復(fù)與突變Mutagen (誘變劑）誘變

30、劑）完全修復(fù)完全修復(fù)DNA 損傷損傷堿基的化學(xué)反應(yīng)堿基的化學(xué)反應(yīng)損傷的修復(fù)損傷的修復(fù)突變突變突變生成突變生成 即可移動(dòng)的即可移動(dòng)的基因成分（可移動(dòng)基因，基因成分（可移動(dòng)基因，movable gene mobmovable gene mob），是指能夠），是指能夠在一個(gè)在一個(gè)DNADNA分子內(nèi)部或兩上分子內(nèi)部或兩上DNADNA分子之間移動(dòng)的分子之間移動(dòng)的DNADNA片段。在片段。在細(xì)菌中指在質(zhì)粒和染色體之間或在質(zhì)粒和質(zhì)粒之間移動(dòng)的細(xì)菌中指在質(zhì)粒和染色體之間或在質(zhì)粒和質(zhì)粒之間移動(dòng)的DNADNA片段（文獻(xiàn)上有時(shí)形象地稱(chēng)其為是片段（文獻(xiàn)上有時(shí)形象地稱(chēng)其為是跳躍基因跳躍基因，jumping jumpin

31、g genegene）。轉(zhuǎn)位也是）。轉(zhuǎn)位也是DNADNA重組的一種形式。重組的一種形式。 移動(dòng)基因最早由美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室（移動(dòng)基因最早由美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室（cold spring Harbor cold spring Harbor LaboratoryLaboratory）的女科學(xué)家）的女科學(xué)家B.MClintockB.MClintock于上個(gè)世紀(jì)于上個(gè)世紀(jì)4040年代晚期年代晚期在玉米中首次發(fā)現(xiàn)的。在玉米中首次發(fā)現(xiàn)的。6060年代，為年代，為J.A.ShapircJ.A.Shapirc研究大腸桿菌研究大腸桿菌高效突變實(shí)驗(yàn)證實(shí)。高效突變實(shí)驗(yàn)證實(shí)。19831983年榮獲諾貝爾生物學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。年榮獲諾

32、貝爾生物學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。（一）轉(zhuǎn)位因子的種類(lèi)及特征（一）轉(zhuǎn)位因子的種類(lèi)及特征 細(xì)菌的轉(zhuǎn)位因子包插入序列，轉(zhuǎn)座子及可轉(zhuǎn)座的噬菌體。細(xì)菌的轉(zhuǎn)位因子包插入序列，轉(zhuǎn)座子及可轉(zhuǎn)座的噬菌體。 1.1.插入序列（插入序列（insertion sequence,ISinsertion sequence,IS） ISIS的形體圖的形體圖TSTransposase geneTSIRIRTS target site靶位點(diǎn)靶位點(diǎn)Transposase gene 轉(zhuǎn)位酶基因轉(zhuǎn)位酶基因IR inverted repeated 反向（倒反向（倒轉(zhuǎn)重復(fù)順序）轉(zhuǎn)重復(fù)順序）（1 1），長(zhǎng)度約，長(zhǎng)度約700-2000bp700-2000

33、bp，按發(fā)現(xiàn)順，按發(fā)現(xiàn)順序序IS1IS1、IS2IS2命名，命名， 只攜帶轉(zhuǎn)移的必需基因，不含有其它偏碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因，只攜帶轉(zhuǎn)移的必需基因，不含有其它偏碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因，本身沒(méi)有表型效應(yīng)。本身沒(méi)有表型效應(yīng)。（2 2）（3 3）可以插入到可以插入到E.coliE.coli染色體的各個(gè)位置上，也染色體的各個(gè)位置上，也可以插入到質(zhì)粒和某些噬菌體基因組上，甚至同一基因不同位可以插入到質(zhì)粒和某些噬菌體基因組上，甚至同一基因不同位點(diǎn)上。這種插入作用可以雙向進(jìn)行，可以是正向，也可以是反點(diǎn)上。這種插入作用可以雙向進(jìn)行，可以是正向，也可以是反向插入向插入ISIS這種移動(dòng)方式稱(chēng)為轉(zhuǎn)位作用（這種移動(dòng)方式稱(chēng)為轉(zhuǎn)位作

34、用（transpositiontransposition）。）。 （4 4）* *IRIR（反向倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列）：（反向倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列）：GGAAGGTGGAAGGT、ACCTTC ACCTTC CCTTCCA CCTTCCA、TGGAAGGTGGAAGG2.2.轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子（transposon,Tntransposon,Tn）(1)Tn(1)Tn是一類(lèi)較大的可移動(dòng)成分，除是一類(lèi)較大的可移動(dòng)成分，除mob genemob gene外，尚含有其它基因，外，尚含有其它基因，如抗藥基因等。如抗藥基因等。TnTn是在研究抗藥基因中發(fā)現(xiàn)的，由此知道抗藥基是在研究抗藥基因中發(fā)現(xiàn)的，由此知道抗藥基因可在質(zhì)粒之間，質(zhì)粒與染色體之間或質(zhì)粒與可轉(zhuǎn)座的噬菌體之因可在質(zhì)粒之間，質(zhì)