分子生物學(xué)：DNA損傷與修復(fù)課件

第二章染色體與DNA

遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

基因組和染色體

DNA的復(fù)制

DNA損傷與修復(fù)重組和轉(zhuǎn)座DNA損傷與基因突變損傷VS突變損傷：DNA簡(jiǎn)單的化學(xué)變化

G-C→mG-C突變：DNA堿基對(duì)的改變G-C→A-T損傷→突變DNA損傷互變異構(gòu)移位（tautomericshifts）堿基可以自發(fā)地相互變化，例如烯醇式與酮式堿基間的互變。這種變化就會(huì)使堿基配對(duì)間的氫鍵改變，可使堿基配對(duì)異常。移碼（frameshift）脫嘌呤一個(gè)哺乳類細(xì)胞在37℃條件下，20h內(nèi)DNA鏈上自發(fā)脫落的嘌呤約10,000個(gè)；估計(jì)一個(gè)長(zhǎng)壽命不復(fù)制繁殖的哺乳類細(xì)胞（如神經(jīng)細(xì)胞）在整個(gè)生活期間自發(fā)脫嘌呤數(shù)約為108，這占細(xì)胞DNA中總嘌呤數(shù)約3%。無嘌呤位點(diǎn)會(huì)隨機(jī)的插入一個(gè)堿基，從而導(dǎo)致突變。脫氨基C·G→T·A5mC·G→T·A（1）紫外線輻射引起的DNA損傷環(huán)丁烷環(huán)（二）物理因素引起的DNA損傷（三）化學(xué)因素引起的DNA損傷堿基類似物：2-氨基嘌呤（2-AP）：一種是正常狀態(tài)，一種是稀有狀態(tài)5-溴尿嘧啶（5-BU）：與T相似，分酮式和烯醇式堿基的烷基化修飾引起的DNA損傷親電試劑負(fù)電中心烷基化不改變堿基配對(duì)，一般無害產(chǎn)生非編碼堿基：3-甲基腺嘌呤（3mA），不能與其他堿基配對(duì)，從而阻斷DNA復(fù)制，細(xì)胞致死。環(huán)境中有許多致癌物質(zhì)都是親電試劑，能夠使DNA發(fā)生烷基化修飾。一些修飾會(huì)導(dǎo)致突變發(fā)生，如果控制或影響細(xì)胞分裂的基因發(fā)生突變，就會(huì)使細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘?xì)胞。堿基的烷基化修飾引起的DNA損傷乙基甲烷磺酸DNA插入劑:（三）化學(xué)因素引起的DNA損傷原黃素吖啶橙DNA插入劑能插在模板鏈或新合成兩個(gè)相鄰堿基中，從而造成堿基的增加或減少。DNA修復(fù)DNA修復(fù)（DNArepairing）是細(xì)胞對(duì)DNA受損傷后的一種反應(yīng)，這種反應(yīng)可能使DNA結(jié)構(gòu)恢復(fù)原樣，重新能執(zhí)行它原來的功能；但有時(shí)并非能完全消除DNA的損傷，只是使細(xì)胞能夠耐受這DNA的損傷而能繼續(xù)生存。兩條基本修復(fù)途徑直接去除損傷移去損傷的DNA片段，補(bǔ)上新的DNA光裂合酶的結(jié)合嘧啶二聚體斷裂，酶被釋放光復(fù)活作用模型（三）O6-甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶的作用機(jī)制所有的生命有機(jī)體都存在該修復(fù)機(jī)制O6-甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶是一種自殺性酶在E.coli細(xì)胞中能被烷基化的DNA所誘導(dǎo)。堿基切除修復(fù)

——E.coli的堿基切除修復(fù)糖基化酶5’端一側(cè)切斷DNA鏈AP-脫氧核糖磷酸堿基切除修復(fù)

——人類的BER途徑糖基化酶APE1具有3’-5’外切酶活性，其可在DNA聚合酶β發(fā)生錯(cuò)誤填補(bǔ)核苷酸時(shí)提高50~150倍。人類細(xì)胞中是APE1真核生物的BER過程沒有磷酸二酯酶參與，磷酸戊糖的切除由DNA聚合酶β完成,并填補(bǔ)空隙。但有1/4000的錯(cuò)誤概率。核苷酸切除修復(fù)——E.coli如果受到損傷的是一個(gè)堿基（如烷基化修飾），切除片段長(zhǎng)12nt如果是嘧啶二聚體損傷，切除片段長(zhǎng)13nt核苷酸切除修復(fù)——真核生物兩種途徑：全基因組核苷酸切除修復(fù)（全基因組NER或GG-NER）：修復(fù)基因組內(nèi)的所有損傷轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)核苷酸切除修復(fù)（transcription-coupledNER或TC-NER）：只修復(fù)局限于轉(zhuǎn)錄鏈上的基因組活性區(qū)損傷。人類全基因組的核苷酸切除修復(fù)24~32nt真核生物的雙鏈斷裂修復(fù)是真核生物最嚴(yán)重的DNA損傷形式。兩種方式修復(fù)DNA的雙鏈斷裂（DSB）損傷：同源重組：細(xì)胞分裂的S期和G2期起主要作用非同源末端連接（nonhomologousend-joining,NHEJ）：G1期的哺乳細(xì)胞非同源末端連接模型結(jié)合Ku結(jié)合DNA-PKcs染色體聯(lián)會(huì)聯(lián)合側(cè)翼片段分解，連接錯(cuò)配修復(fù)未修復(fù)DNA損傷的處理

——旁路修復(fù)機(jī)制重組修復(fù)易錯(cuò)旁路（SOS修復(fù)）作業(yè)人類遺傳性疾病已發(fā)現(xiàn)4000多種，其中不少與DNA修復(fù)缺陷有關(guān)，這些DNA修復(fù)缺陷的細(xì)胞表現(xiàn)出對(duì)輻射和致癌劑的敏感性增加。例如著色性干皮病（xerodermapigmentosum，XP）就是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的DNA修復(fù)缺陷性遺傳病，患者皮膚和眼睛對(duì)太陽光特別是紫外線十分敏感，身體暴光部位的皮膚干燥脫屑、色素沉著、容易發(fā)生潰瘍、皮膚癌發(fā)病率高，常伴有神經(jīng)系統(tǒng)障礙，智力低下等，病人的細(xì)胞對(duì)嘧