第04章 DNA損傷和修復(fù)

DNA損傷和修復(fù)第四章第一節(jié)DNA損傷第二節(jié)DNA損傷的修復(fù)第三節(jié)DNA損傷與修復(fù)意義第一節(jié)DNA損傷

一、DNA損傷因素及機制二、DNA損傷類型42023/10/1852023/10/18一、DNA損傷因素及機制（一）輻射致DNA損傷

●

電離輻射

能直接或間接引起被穿透物質(zhì)產(chǎn)生電離的粒子或射線（α粒子、β粒子、γ射線、X射線）●非電離輻射

紫外線和能量低于紫外線的所有電磁輻射

72023/10/18電離輻射對機體的作用方式

●直接

指射線將能量直接傳遞給生物大分子，使物質(zhì)的原子或分子激發(fā)和電離，導(dǎo)致物質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞●

間接

指輻射先作用于溶劑分子進而產(chǎn)生活性物導(dǎo)致細胞損傷電離輻射對DNA的直接和間接損傷輻射引起的DNA損傷類型

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堿基脫落

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堿基破壞

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嘧啶二聚體形成

●

單鏈和雙鏈斷裂

●

DNA交聯(lián)等胸腺嘧啶堿基間形成二聚體（二）自由基致DNA損傷

自由基是指能夠獨立存在，核外帶有未配對電子的原子或分子表示方式：在原有原子或分子符號的左上角標記一個圓點“

·

”

●

自由基的來源1.電離輻射通過電離和激發(fā)產(chǎn)生

2.代謝產(chǎn)生活性氧●自由基的作用機制自由基與DNA之間發(fā)生化合反應(yīng)、抽氫作用和加成反應(yīng)等●自由基的危害

損傷堿基、核糖、磷酸二酯鍵。（三）化學(xué)毒物致DNA損傷

●

堿基類似物與正常堿基類似，導(dǎo)致堿基置換

●

堿基修飾物修飾堿基某些基團，改變配對性質(zhì)或阻斷配對

●

嵌入染料插入堿基對中，使DNA兩條鏈錯位→缺失、移碼、插入?

化學(xué)毒物化學(xué)因素目錄物理化學(xué)因素對DNA的損傷胞嘧啶脫氨基生成尿嘧啶如果復(fù)制發(fā)生就會產(chǎn)生一個突變二、DNA損傷類型1.堿基和糖基破壞●損傷因素酸、熱去嘌呤作用、堿基修飾劑、自由基、活性氧、紫外線●損傷類型堿基丟失/插入、堿基置換、DNA片段缺失/插入2.錯配●損傷因素

堿基類似物、堿基修飾劑、自發(fā)脫氨基●常見錯配類型U→T3.DNA鏈斷裂

●損傷因素

電離輻射、化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)

●損傷類型單鏈斷裂、雙鏈斷裂（最嚴重損傷，不能原位修復(fù)，易致畸)4.DNA交聯(lián)

化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)(如絲裂霉素)●損傷因素●損傷類型

鏈內(nèi)交聯(lián)同一DNA鏈上堿基共價結(jié)合嘧啶二聚體DNA鏈上相鄰的兩個嘧啶堿基之間共價結(jié)合，形式有TT、CT、CC鏈間交聯(lián)

不同DNA鏈之間的堿基共價結(jié)合DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)DNA與蛋白質(zhì)以共價鍵結(jié)合DNA交聯(lián)示意圖第二節(jié)DNA損傷的修復(fù)一、DNA損傷的修復(fù)的機制二、參與修復(fù)的主要基因修復(fù)(repairing)是對已發(fā)生分子改變的補償措施，使其回復(fù)為原有的天然狀態(tài)。光修復(fù)(lightrepairing)切除修復(fù)(excisionrepairing)重組修復(fù)(recombinationrepairing)SOS修復(fù)

錯配修復(fù)修復(fù)的主要類型一、DNA損傷的修復(fù)的機制一、DNA損傷的修復(fù)的機制光復(fù)活酶與DNA鏈上嘧啶二聚體部位結(jié)合↓受波長為260-380nm的近紫外線作用激活使二聚體解聚↓酶從DNA鏈上解離，DNA恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)

（一）回復(fù)修復(fù)●酶學(xué)光復(fù)活光修復(fù)酶(photolyase)

UV●嘌呤直接插入●O6-甲基鳥嘌呤-DNA的甲基轉(zhuǎn)移●單鏈重接（單鏈斷裂修復(fù)）312023/10/18（二）切除修復(fù)

●定義

在多種酶的作用下，先將損傷區(qū)域切除，然后利用互補鏈為模板，合成一段正確配對的堿基順序來修補●切除過程

●切除方式堿基切除修復(fù)、核苷酸切除修復(fù)識別并切除→修復(fù)合成并連接2.1堿基切除修復(fù)（base-excisionrepair,BER）

所有細胞中都帶有能識別受損核酸位點的糖苷水解酶，它能特異性切除受損核苷酸上的N-β－糖苷鍵，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點（AP位點）。DNA分子中一旦產(chǎn)生了AP位點，AP核酸內(nèi)切酶就會把受損核苷酸的糖苷-磷酸鍵切開，并移去包括AP位點核苷酸在內(nèi)的小片段DNA，由DNA聚合酶I合成新的片段，最終由DNA連接酶把兩者連成新的被修復(fù)的DNA鏈→堿基切除修復(fù)(base-excisionrepair)。.糖甘水解酶識別改變了的堿基，把堿基從N-β-糖苷鍵處切下來，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點，統(tǒng)稱為AP位點。由AP磷酸內(nèi)切酶將受損核甘酸的糖苷-磷酸鍵切開5‘3‘DNA連接酶連接利用DNA聚合酶I在切除損傷部位，補上核苷酸382023/10/182.2核苷酸切除修復(fù)（Nucleotideexcisionrepair,NER）

是機體正常細胞針對DNA鏈上較大損傷的修復(fù)過程，它由多種DNA修復(fù)酶組成。

2.2核苷酸切除修復(fù)（Nucleotideexcisionrepair,NER）

損傷發(fā)生后，首先由DNA切割酶(excinuclease)在己損傷的核苷酸5’和3’位分別切開磷酸二酯鍵，產(chǎn)生一個由12～13個核苷酸(原核生物)或27～29個核苷酸(人類或其他高等真核生物)的小片段，移去小片段后由DNA聚合酶Ⅰ(原核)或ε（真核)合成新的片段，并由DNA連接酶完成修復(fù)中的最后一道工序。識別損傷部位損傷的兩邊切除幾個核苷酸DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈DNA連接酶將切口補平●

核苷酸切除被切除的不是單個堿基，而是一段寡核苷酸。是細胞內(nèi)更為重要的一種修復(fù)方式

●切除修復(fù)的特點是DNA修復(fù)的一種普遍形式（三）重組修復(fù)●定義重組酶系將未受損傷的DNA

片段移到損傷部位，提供正確的模板，進行修復(fù)●分類

●同源性重組兩段雙鏈DNA同源性大于200bp，大腸桿菌及酵母中RecA蛋白、人細胞中Rad51是關(guān)鍵●非同源性重組同源性低，DNA雙鏈斷裂的主要修復(fù)方式，關(guān)鍵分子是DNA-PK及XRCC4，非精確修復(fù)442023/10/18復(fù)制中出現(xiàn)損傷重組修復(fù)DNA聚合酶填補缺損462023/10/183、錯配修復(fù)（mismatchrepair，MMR）

DNA錯