DNA的損傷修復(fù)和突變教學(xué)課件

DNA的損傷修復(fù)和突變DNA的損傷修復(fù)和突變第1頁第一節(jié)DNA損傷2DNA的損傷修復(fù)和突變第2頁依據(jù)受損部位,DNA損傷能夠為兩種:堿基損傷DNA鏈損傷DNA損傷:一切使DNA結(jié)構(gòu)和功效發(fā)生改變DNA改變,都可稱為基因損傷。3DNA的損傷修復(fù)和突變第3頁DNA存放著生物體賴以生存和繁衍遺傳信息,維護(hù)DNA分子完整性對細(xì)胞至關(guān)緊要;修復(fù)DNA損傷能力是生物能保持遺傳穩(wěn)定性所在;DNA分子改變并不是全部都能被修復(fù)成原樣,所以生物才會有變異、有進(jìn)化。DNA損傷修復(fù)關(guān)鍵性:4DNA的損傷修復(fù)和突變第4頁細(xì)胞內(nèi)在原因和環(huán)境中原因都可能造成DNA損傷,依據(jù)損傷原因能夠分為:DNA分子自發(fā)性損傷物理原因造成DNA損傷化學(xué)原因造成DNA損傷5DNA的損傷修復(fù)和突變第5頁一、DNA分子自發(fā)性損傷堿基異構(gòu)互變2.堿基脫氨基作用3.脫嘌呤與脫嘧啶(堿基丟失)4.活性氧引發(fā)堿基修飾與鏈斷裂6DNA的損傷修復(fù)和突變第6頁1.堿基互變異構(gòu)DNA每種堿基有多個形式,稱互變異構(gòu)體,異構(gòu)體中原子位置及原子之間鍵有所不一樣。堿基各自異構(gòu)體間能夠自發(fā)發(fā)生改變（烯醇式與酮基間互變）;A=CT=G上述配對發(fā)生在DNA復(fù)制時,會造成子代DNA序列與親代DNA不一樣錯誤損傷.7DNA的損傷修復(fù)和突變第7頁同型異構(gòu)體轉(zhuǎn)換=O-OH8DNA的損傷修復(fù)和突變第8頁同型異構(gòu)體轉(zhuǎn)換-NH2-NH9DNA的損傷修復(fù)和突變第9頁10DNA的損傷修復(fù)和突變第10頁異構(gòu)互變造成復(fù)制損傷11DNA的損傷修復(fù)和突變第11頁2.堿基脫氨基作用堿基環(huán)外氨基自發(fā)脫落,C變?yōu)閁,A變?yōu)榇吸S嘌呤（I）,G變?yōu)辄S嘌呤（X）。復(fù)制時,U與A配對、H和X都與C配對會造成子代DNA序列錯誤改變。12DNA的損傷修復(fù)和突變第12頁13DNA的損傷修復(fù)和突變第13頁3.脫嘌呤與脫嘧啶(堿基丟失)自發(fā)水解使嘌呤和嘧啶從DNA鏈核糖磷酸骨架上脫落。哺乳類動物細(xì)胞,在30oC下,20h內(nèi)DNA鏈自發(fā)脫落嘌呤約1000個,嘧啶約500個。14DNA的損傷修復(fù)和突變第14頁4.活性氧引發(fā)堿基修飾與鏈斷裂細(xì)胞呼吸副產(chǎn)物O2-,H2O2造成DNA損傷,產(chǎn)生部分堿基修飾物（胸腺嘧啶乙二醇、羥甲基尿嘧啶等）,還可引發(fā)DNA單鏈斷裂等損傷;這些損失積累可造成老化。15DNA的損傷修復(fù)和突變第15頁16DNA的損傷修復(fù)和突變第16頁二、物理原因引發(fā)DNA損傷紫外線（UV）引發(fā)DNA損傷電輻射引發(fā)DNA損傷17DNA的損傷修復(fù)和突變第17頁1.紫外線（UV）引發(fā)DNA損傷DNA受到大劑量紫外線（260nm）照射時,同一條鏈上相鄰嘧啶以共價鍵連成二聚體;TT,CC,CT之間都可形成二聚體。復(fù)制時,此處產(chǎn)生空耗過程,DNA不能復(fù)制,細(xì)胞不能分裂,造成凋亡。18DNA的損傷修復(fù)和突變第18頁紫外線引發(fā)DNA損傷－－最易形成胸腺嘧啶二聚體（TT）19DNA的損傷修復(fù)和突變第19頁2.電輻射引發(fā)DNA損傷堿基改變細(xì)胞中水經(jīng)輻射解離后產(chǎn)生大量OH-自由基,使DNA鏈上堿基氧化修飾、形成過氧化物、造成堿基環(huán)破壞和脫落等。脫氧核糖改變脫氧核糖上每個碳原子和羥基上氫都能與OH-反應(yīng),造成脫氧核糖分解,最終會引發(fā)DNA鏈斷裂。20DNA的損傷修復(fù)和突變第20頁DNA鏈斷裂脫氧核糖破壞或磷酸二酯鍵斷開而造成DNA鏈斷裂。一條鏈斷裂稱單鏈斷裂（singlestrandbroken）;DNA雙鏈在同一處或相近處斷裂稱為雙鏈斷裂（doublestrandbroken）。21DNA的損傷修復(fù)和突變第21頁交聯(lián)（binding）同一條DNA鏈上或兩條DNA鏈上堿基間以共價鍵結(jié)合;DNA與蛋白質(zhì)之間也以共價鍵相連;組蛋白、染色質(zhì)中非組蛋白、調(diào)控蛋白、與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄相關(guān)酶都會與DNA以共價鍵連接。膠聯(lián)是細(xì)胞受電離輻射后在顯微鏡下看到染色體畸變分子基礎(chǔ),會影響細(xì)胞功效和DNA復(fù)制。22DNA的損傷修復(fù)和突變第22頁輻射引發(fā)DNA分子結(jié)構(gòu)多個改變23DNA的損傷修復(fù)和突變第23頁堿基類似物、修飾劑對DNA損傷;2.烷化劑對DNA損傷;3.嵌合劑對DNA損傷。三、化學(xué)原因引發(fā)DNA損傷24DNA的損傷修復(fù)和突變第24頁1.堿基類似物對DNA損傷一些化學(xué)物質(zhì)和正常堿基在結(jié)構(gòu)上類似,有時會替換正常堿基而摻入DNA分子,一旦這些堿基類似物進(jìn)人DNA后,因為它們配對能力不一樣于正常堿基,便引發(fā)DNA復(fù)制過程中其對應(yīng)位置上插入不正確堿基。25DNA的損傷修復(fù)和突變第25頁比如5-溴尿嘧啶（BU）和5-溴脫氧尿嘧啶（BrdU）是T結(jié)構(gòu)類似物。細(xì)菌在含BU培養(yǎng)基中培養(yǎng)時,部分DNA中T被BU替換,BU有兩種互變異構(gòu)體,一個是酮式結(jié)構(gòu)（第6位上有一個酮基）,它能夠替換T而摻入DNA,并與A配對;當(dāng)BU發(fā)生互變異組成為烯醇式（第6位上是一個羥基）后,就輕易和G配對。通常以酮式存在,有時也以烯醇式存在。當(dāng)BU先以酮式摻入DNA,繼而又變成烯醇式時,深入復(fù)制使DNA中A-T對變成G-C對。一樣道理也引發(fā)G-C向A-T轉(zhuǎn)換,BU能夠使細(xì)菌突變率提升近萬倍。26DNA的損傷修復(fù)和突變第26頁除BU外,還有5-溴脫氧尿苷、5-氟尿嘧啶、5-氯尿嘧啶及它們脫氧核苷。

另一個被廣泛應(yīng)用堿基類似物是2-氨基嘌呤（2-AP）,是一個腺嘌呤A類似物,可和胸腺嘧啶T配對?？稍俸桶奏配對,產(chǎn)生A-T、G-C轉(zhuǎn)換,或2-AP以和胞嘧啶C配對形式進(jìn)入DNA后再和胸腺嘧啶T配對后產(chǎn)生G-C、A-T轉(zhuǎn)換。27DNA的損傷修復(fù)和突變第27頁2.烷化劑引發(fā)DNA損傷（特異性錯配）一些誘變劑不摻入DNA,而經(jīng)過改變堿基結(jié)構(gòu)從而引發(fā)特異性錯配,如烷化劑（是一類親電子化合物,含有一個或多個活性烷基）。它們誘變作用是使DNA中堿基烷化?；钚酝榛环€(wěn)定,能轉(zhuǎn)移到其她分子電子密度較高位置上,并置換其中氫原子,使其成為不穩(wěn)定物質(zhì)。烷化劑種類很多,常見有甲磺酸乙酯（EMS）、亞硝基胍（NG）和芥子氣等。28DNA的損傷修復(fù)和突變第28頁EMS能使鳥嘌呤N位置上有乙基,成為7一乙基鳥嘌呤。與胸腺嘧啶配對,故能使G-C轉(zhuǎn)換成A-T。烷化劑另一作用是脫嘌呤。比如烷基在鳥嘌呤N位上活化糖苷鍵引發(fā)斷裂,使嘌呤從DNA鏈上脫掉,產(chǎn)生缺口。復(fù)制時,與缺口對應(yīng)位點(diǎn)上可能配上任一堿基,從而引發(fā)轉(zhuǎn)換或顛換;而且去嘌呤后DNA輕易發(fā)生斷裂,引發(fā)缺失或其她突變。29DNA的損傷修復(fù)和突變第29頁3.嵌合劑致突變作用嵌合染料是另一類關(guān)鍵DNA修飾劑。包含吖啶橙（acridineorange）、原黃素（proflavin）、溴化乙錠（EB）等染料。這些試劑為平面分子,其分子大小與堿基對大小差不多,能夠嵌入到DNA雙鏈堿基對之間,在嵌入位置上引發(fā)單個堿基對插入或缺失突變。嵌合染料也能嵌入單鏈DNA堿基之間,這些突變都會引發(fā)閱讀框改變,造成移碼突變。30DNA的損傷修復(fù)和突變第30頁熒光顯微鏡下（選擇藍(lán)色激發(fā)濾片）,可見含DNA細(xì)胞核顯示黃綠色熒光,含RNA細(xì)胞質(zhì)及核仁顯示橘紅色熒光。體外培養(yǎng)肝癌細(xì)胞吖啶橙熒光染色31DNA的損傷修復(fù)和突變第31頁第二節(jié)DNA突變32DNA的損傷修復(fù)和突變第32頁假如DNA損傷得不到有效修復(fù),就會造成DNA分子上可遺傳永久性結(jié)構(gòu)改變,稱為突變（mutation）。少數(shù)突變甚至有可能對細(xì)胞是有利。有利突變累積能夠使生物進(jìn)化,使其能愈加好地適合于其生存環(huán)境。但絕大部分突變是有害,對于單細(xì)胞生物,不少有害突變是致死,對于多細(xì)胞高等生物,有害突變會造成病變,如代謝病和腫瘤。

33DNA的損傷修復(fù)和突變第33頁造成DNA分子結(jié)構(gòu)改變（亦即發(fā)生突變）;生物體在表型上突變。34DNA的損傷修復(fù)和突變第34頁1.突變類型(1)點(diǎn)突變（pointmutation）也稱為簡單突變或單一位點(diǎn)突變。其最關(guān)鍵形式為堿基對置換,專指DNA分子單一位點(diǎn)上所發(fā)生堿基對改變,分為轉(zhuǎn)換（transitions）和顛換（transversions）兩種形式。35DNA的損傷修復(fù)和突變第35頁轉(zhuǎn)換（transition）:兩種嘧啶堿基（T和G）或兩種嘌呤堿基（A和G）之間相互轉(zhuǎn)變。顛換（transvertion）:嘧啶堿基和嘌呤堿基之間互變。36DNA的損傷修復(fù)和突變第36頁點(diǎn)突變帶來后果取決于其發(fā)生位置和具體突變方法。假如是發(fā)生在基因組垃圾DNA上,就可能不產(chǎn)生任何后果,引物其上堿基序列缺乏編碼和調(diào)整基因表示功效;假如發(fā)生在一個基因開啟子或其她調(diào)整基因表示區(qū)域,則可能會影響到基因表示效率;假如發(fā)生在一個基因內(nèi)部,就有多個可能性,這首先取決于突變基因終產(chǎn)物是蛋白質(zhì)還是RNA,即是蛋白質(zhì)基因還是RNA基因,其次假如是蛋白質(zhì)基因,還取決于到底發(fā)生在它編碼區(qū),還是非編碼區(qū),是內(nèi)含子,還是外顯子。37DNA的損傷修復(fù)和突變第37頁發(fā)生在蛋白質(zhì)基因編碼區(qū)點(diǎn)突變有三種不一樣結(jié)果:突變密碼子編碼一樣氨基酸,這么突變對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功效不會產(chǎn)生任何影響,所以被稱為緘默突變或同義突變。突變密碼子編碼不一樣氨基酸,造成一個氨基酸殘基替換另一個氨基酸殘基,這么突變可能對蛋白質(zhì)功效不產(chǎn)生任何影響或影響微乎其微,也可能產(chǎn)生災(zāi)難性影響而帶來分子病。突變密碼子變?yōu)榻K止密碼子或相反。38DNA的損傷修復(fù)和突變第38頁(2)移碼突變（frame-shiftmutation）又稱移框突變,是指一個蛋白質(zhì)基因編碼區(qū)發(fā)生一個或多個核苷酸（非3整數(shù)倍）缺失和插入。因為遺傳密碼是由3個核苷酸組成三聯(lián)體密碼,所以,這么突變將會造成翻譯閱讀框架發(fā)生改變,致使插入點(diǎn)或缺失點(diǎn)下游氨基酸序列發(fā)生根本性改變,但也可能會提前引入終止密碼子而使多肽鏈被裁短。移碼突變對蛋白質(zhì)功效影響取決于插入點(diǎn)或缺失點(diǎn)于起始密碼子距離。39DNA的損傷修復(fù)和突變第39頁a.缺失（deletion）/插入（insertion）DNA鏈上一個或一段核苷酸消失或加入。40DNA的損傷修復(fù)和突變第40頁移碼突變:比如在E.colilacl基因中發(fā)覺一個4個堿基序列(CTGG)在野生型中連續(xù)反復(fù)了3次。J.Miller等人研究了這個基因突變熱點(diǎn)（hotSpots）產(chǎn)生原因。發(fā)覺一些熱點(diǎn)是由反復(fù)序列引發(fā)。所謂熱點(diǎn)即一個基因中比其她位點(diǎn)更輕易發(fā)生突變位點(diǎn)。因為插入或缺失突變引發(fā)DNA閱讀框（ORF）發(fā)生改變,從而產(chǎn)生不一樣蛋白質(zhì)過程。41DNA的損傷修復(fù)和突變第41頁b.倒位(inversion)或轉(zhuǎn)位（translocation）DNA重組使其中一段核苷酸倒置,或從一處遷移到另一處。c.雙鏈斷裂42DNA的損傷修復(fù)和突變第42頁2.突變后果（1）致死性:突變發(fā)生在對生命至關(guān)關(guān)鍵基因上,可造成個體或細(xì)胞死亡。43DNA的損傷修復(fù)和突變第43頁致死突變:嚴(yán)重影響生物體生活力,造成個體死亡突變?？煞譃轱@性致死突變（雜合態(tài)即可致死）和隱性致死突變（純合態(tài)才致死）。44DNA的損傷修復(fù)和突變第44頁（2）基因功效改變突變是一些疾病發(fā)病基礎(chǔ),包含遺傳病、腫瘤及有遺傳傾向病。有些已知其遺傳缺點(diǎn)所在。但大多數(shù)尚在研究中。突變影響生物代謝過程,造成一個特定生化功效改變或喪失。45DNA的損傷修復(fù)和突變第45頁突變造成生物體外觀上可見形態(tài)結(jié)構(gòu)改變。比假如蠅紅眼→白眼突變:46DNA的損傷修復(fù)和突變第46頁例:UVB所致基因突變

UVB:290-320nm因為修復(fù)系統(tǒng)缺點(diǎn)或偶發(fā)錯誤修復(fù),則會造成一些基因突變,使得角質(zhì)形成細(xì)胞細(xì)胞周期調(diào)控出現(xiàn)異常,深入發(fā)生克隆性增生和永生化生長而造成皮膚癌發(fā)生。47DNA的損傷修復(fù)和突變第47頁管理基因(caretakergenes):實(shí)施DNA損傷修復(fù),維持基因組完整性。如著色性干皮病修復(fù)基因XPA→XPF。看門基因(gatekeepergenes):控制細(xì)胞信號傳導(dǎo),調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和凋亡。如p53、patched基因和ras等。皮膚癌發(fā)生與看門基因突變關(guān)系親密。48DNA的損傷修復(fù)和突變第48頁

著色性干皮?。▁erodermapigmentosis,XP）是一個切除修復(fù)有缺點(diǎn)遺傳性疾病。在研究其發(fā)病機(jī)制時,發(fā)覺部分相關(guān)基因,稱為XPA、XPB、XPC等。這些基因表示產(chǎn)物起識別和切除損傷DNA作用。XP病人是因為XP基因有缺點(diǎn),不能修復(fù)紫外線照射引發(fā)DNA損傷,所以易發(fā)生皮膚癌。49DNA的損傷修復(fù)和突變第49頁p53當(dāng)UVB損傷DNA造成p53突變后,突變型p53因失去了對細(xì)胞周期正常調(diào)控,使得損傷DNA繼續(xù)復(fù)制,從而提升了染色體畸變偶發(fā)率和遺傳不穩(wěn)定性,角質(zhì)形成細(xì)胞極易發(fā)生克隆增生和惡性轉(zhuǎn)化。50DNA的損傷修復(fù)和突變第50頁（3）突變造成基因型改變:這種突變只有基因型改變,而沒有可覺察表型改變。多態(tài)性(polymorphism):是用來描述個體之間基因型差異現(xiàn)象。利用DNA多態(tài)性分析技術(shù),可識別個體差異和種、株間差異?？刂撇糠执我誀罨蚣词拱l(fā)生突變,也不會影響生物正常生理活動,仍能保持其正常生活力和繁殖力,為自然選擇保留下來。51DNA的損傷修復(fù)和突變第51頁對生物個體而言,基因突變影響不外乎以下四種:產(chǎn)生輕微、不易被覺察有害或有利生物學(xué)效應(yīng),或者形成生物群體遺傳多態(tài)性;產(chǎn)生不利于個體生存或發(fā)育,但可遺傳生物學(xué)效應(yīng),造成遺傳學(xué)疾病;產(chǎn)生有利于個體生存和發(fā)育,且可遺傳生物學(xué)效應(yīng),促進(jìn)生物進(jìn)化;產(chǎn)生致死性突變,造成生物個體在發(fā)育過程中死亡,所以不將突變傳輸給后代。52DNA的損傷修復(fù)和突變第52頁突變是進(jìn)化、分化分子基礎(chǔ): 進(jìn)化過程是突變不停發(fā)生所造成。沒有突變就沒有今天五彩繽紛世界。遺傳學(xué)家認(rèn)為:沒有突變就不會有遺傳學(xué)。 大量突變都屬于由遺傳過程自然發(fā)生,叫自發(fā)突變或自然突變（spontaneousmutation）。53DNA的損傷修復(fù)和突變第53頁3.突變原因（1）自發(fā)突變（spontaneousmutations）由內(nèi)在原因引發(fā)突變稱為自發(fā)突變。自發(fā)點(diǎn)突變自發(fā)移碼突變54DNA的損傷修復(fù)和突變第54頁由外在原因引發(fā)突變。關(guān)鍵有堿基類似物、烷基化試劑、脫氨基試劑、羥胺等多種誘變劑。每一個誘變劑有其對應(yīng)特異性（如對G-C,A-T轉(zhuǎn)換）和對特定突變位點(diǎn)偏好,比如:甲磺酸乙酯（EMS）和紫外線（UV）“偏好”G-C,A-T轉(zhuǎn)換,黃曲霉素B1（AFB1）則偏好于C-G,A-T顛換。誘變機(jī)制:誘變劑經(jīng)過3種機(jī)制誘發(fā)突變:替換DNA中一個堿基;改變一個堿基使之發(fā)生錯配;破壞一個堿基使之在正常情況下無法配對。（2）誘發(fā)突變（inducedmutations）55DNA的損傷修復(fù)和突變第55頁誘發(fā)突變與人類癌癥黃曲霉素（AFB）引發(fā)肝癌,紫外線（UV）照射會造成皮膚癌。腫瘤抑制基因是一個編碼抑制腫瘤形成蛋白質(zhì)基因。假如發(fā)生突變則會致癌。對南非和東亞肝癌病人P53基因分析發(fā)覺,AFB特異性誘導(dǎo)G-T顛換,引發(fā)P53發(fā)生突變,而在同一地域肺癌、腸癌和乳腺癌病人中未發(fā)覺此現(xiàn)象。56DNA的損傷修復(fù)和突變第56頁黃曲霉素B1（aflatoxinB1,AFB1）一個很強(qiáng)致癌劑。在鳥嘌呤N-7位置上形成一加成復(fù)合物后產(chǎn)生無嘌呤位點(diǎn)。修復(fù)要求SOS系統(tǒng)參與。SOS越過無嘌呤位點(diǎn)并在這些位點(diǎn)對應(yīng)處選擇性插入腺嘌呤,使鳥嘌呤殘基脫嘌呤試劑偏向于產(chǎn)生G-C,T-A顛換。57DNA的損傷修復(fù)和突變第57頁現(xiàn)代生活環(huán)境使人可能接觸多種多樣藥品、化妝品、食物防腐劑、殺蟲劑、工業(yè)用試劑、污染物等,其中很多化合物已被證實(shí)含有致癌性質(zhì)。研究表明在175種已知致癌劑中,有157種是誘變劑。這些物質(zhì)是經(jīng)過誘導(dǎo)體細(xì)胞突變而致癌。比如食物防腐劑AF-2。食物熏蒸劑二溴乙烯、抗血吸蟲藥品、多個染發(fā)添加劑以及工業(yè)化合物氯乙烯等都具致癌性。58DNA的損傷修復(fù)和突變第58頁有害物質(zhì)富集例:DDT在水環(huán)境中存在量僅為3×10-6ppm(mg/L)時候,當(dāng)它進(jìn)入浮游動物體內(nèi)就被富集為0.04ppm;浮游動物被小魚吃了,小魚體內(nèi)DDT富集量就變?yōu)?.5ppm;當(dāng)小魚被大魚吃了,大魚體內(nèi)DDT富集量就升高為2ppm;當(dāng)大魚被鷹吃了,鷹體內(nèi)DDT富集量就變?yōu)?5ppm,DDT濃度整整富集了1000萬倍。假如人吃了魚或鷹,那么人體內(nèi)DDT富集量更是高得可怕。會引發(fā)突變“低劑量、長久暴露蓄積作用”59DNA的損傷修復(fù)和突變第59頁60DNA的損傷修復(fù)和突變第60頁野生型等位基因:將自然界中普遍出現(xiàn)或指定試驗用某一品系性狀作為“野生型”或“正?！毙誀?與這種性狀相關(guān)等位基因稱為野生型等位基因。突變型等位基因:任何不一樣于野生型等位基因相同座位基因稱為突變型等位基因。正向突變:從野生型等位基因變?yōu)橥蛔冃偷任换??；貜?fù)突變:從突變型等位基因變?yōu)橐吧偷任换颉?1DNA的損傷修復(fù)和突變第61頁突變多方向性和復(fù)等位基因一個基因內(nèi)有很多突變位點(diǎn),所以,一個基因突變也有多方向性,從而造成一個基因能夠有兩個以上等位形式——復(fù)等位基因。62DNA的損傷修復(fù)和突變第62頁第三節(jié)DNA修復(fù)63DNA的損傷修復(fù)和突變第63頁為了確保遺傳信息高度穩(wěn)定性,生物細(xì)胞在進(jìn)化過程中形成了一系列多步驟修復(fù)機(jī)制。現(xiàn)在對DNA損傷和修復(fù)研究還不多,僅限于輻射－生物反應(yīng)方面。64DNA的損傷修復(fù)和突變第64頁一.錯配修復(fù)一旦在DNA復(fù)制過程中發(fā)生錯配,細(xì)胞能夠經(jīng)過正確錯配修復(fù)系統(tǒng)識別新合成鏈中錯配并加以校正,DNA子鏈中錯配幾乎完全能被修正,充足反應(yīng)了母鏈序列關(guān)鍵性。所以,錯配修復(fù)系統(tǒng)對DNA復(fù)制忠實(shí)性有很大貢獻(xiàn)。65DNA的損傷修復(fù)和突變第65頁錯配修復(fù)能夠糾正幾乎全部錯配。另外對于對于插入或刪除引發(fā)DNA遺傳信息改變也有作用。錯配修復(fù)是以底物鏈上信息為模板進(jìn)行,所以這個系統(tǒng)有區(qū)分底物鏈和新合成鏈機(jī)制,細(xì)胞經(jīng)過識別DNA鏈甲基化狀態(tài)來區(qū)分底物鏈和新合成鏈。整個修復(fù)過程能夠分為識別、切除和修補(bǔ)等步驟。66DNA的損傷修復(fù)和突變第66頁Dam甲基化酶使母鏈位于5’GATC序列中腺甘酸N6位甲基化;一旦復(fù)制叉經(jīng)過復(fù)制起始位點(diǎn),母鏈就會再開始DNA合成前幾秒至幾分鐘內(nèi)被甲基化;以后,只要兩條DNA鏈上堿基配對出現(xiàn)錯誤,錯配修復(fù)系統(tǒng)就會依據(jù)“保留母鏈,修正子鏈”標(biāo)準(zhǔn),找犯錯誤堿基所在DNA鏈,并在對應(yīng)于母鏈甲基化腺苷酸上游鳥苷酸5‘位置切口子鏈,再依據(jù)錯配堿基相對于DNA切口方位開啟修復(fù)路徑,合成新子鏈DNA片段。67DNA的損傷修復(fù)和突變第67頁DNA半甲基化修復(fù)機(jī)制:錯配修復(fù)系統(tǒng)GATCsequencesaretargetsfortheDammethylaseafterreplication.Duringtheperiodbeforethismethylationoccurs,thenonmethylatedstrandisthetargetforrepairofmismatchedbases.68DNA的損傷修復(fù)和突變第68頁1.堿基切除修復(fù)（base-exciserepair,BER）部分堿基在自發(fā)或誘變下會發(fā)生脫酰胺,然后改變配對性質(zhì),造成氨基轉(zhuǎn)換突變。腺嘌呤變?yōu)榇吸S嘌呤與胞嘧啶配對;鳥嘌呤變?yōu)辄S嘌呤與胞嘧啶配對;胞嘧啶變?yōu)槟蜞奏づc腺嘌呤配對;二.切除修復(fù)69DNA的損傷修復(fù)和突變第69頁BER能夠去除因脫氨基或堿基丟失,無氧射線輻射或內(nèi)源性物質(zhì)引發(fā)環(huán)氮類甲基化等原因產(chǎn)生DNA損傷。BER是維持DNA穩(wěn)定關(guān)鍵修復(fù)方法,其步驟是N-糖苷鍵水解,從而切除發(fā)生改變堿基。堿基釋放過程是由DNA糖苷酶催化。70DNA的損傷修復(fù)和突變第70頁胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶71DNA的損傷修復(fù)和突變第71頁假如復(fù)制發(fā)生就會產(chǎn)生一個突變72DNA的損傷修復(fù)和突變第72頁糖甘水解酶識別改變了堿基,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(diǎn),統(tǒng)稱為AP位點(diǎn)。73DNA的損傷修復(fù)和突變第73頁由AP磷酸內(nèi)切酶將受損核甘酸糖甘-磷酸鍵切開74DNA的損傷修復(fù)和突變第74頁DNA連接酶連接利用DNA聚合酶I切除損傷部位,補(bǔ)上核苷酸75DNA的損傷修復(fù)和突變第75頁2.核苷酸切除修復(fù)（nucleotideexciserepair,NER）當(dāng)DNA鏈上對應(yīng)位置核苷酸發(fā)生損傷,造成雙鏈之間無法形成氫鍵,則由NER負(fù)責(zé)修復(fù)。NER關(guān)鍵特征是對損傷DNA鏈兩端進(jìn)行切割。NER能夠修復(fù)UV照射形成嘧啶二聚體以外,還能消除體內(nèi)產(chǎn)生多種嘌呤和嘧啶加合物。NER在已研究過真核生物中都很相同,說明其在進(jìn)化過程中高度保守。76DNA的損傷修復(fù)和突變第76頁1）經(jīng)過特異核酸內(nèi)切酶識別損傷部位;2）由酶復(fù)合物在損傷兩邊切除多個核苷酸;3）DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈;4）DNA連接酶將切口補(bǔ)平。77DNA的損傷修復(fù)和突變第77頁識別損傷部位損傷兩邊切除多個核苷酸（核酸外切酶）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(bǔ)平78DNA的損傷修復(fù)和突變第78頁切除修復(fù)(excisionrepair)“切－補(bǔ)－切－封”79DNA的損傷修復(fù)和突變第79頁切除修復(fù)（excisionrepair）系統(tǒng)在多個酶協(xié)同作用下,先在損傷任一端打開磷酸二酯鍵,然后外切掉一段寡核苷酸;留下缺口由修復(fù)性合成來填補(bǔ),再由連接酶連接。因為這些酶作用不需可見光激活,也叫暗修復(fù)。切除修復(fù)不僅能消除由紫外線引發(fā)損傷,也能消除由電離輻射和化學(xué)誘變劑引發(fā)其她損傷。切除修復(fù)通常發(fā)生在下一輪DNA復(fù)制之前,又稱復(fù)制前復(fù)制。80DNA的損傷修復(fù)和突變第80頁三.直接（回復(fù)）修復(fù)直接修復(fù)只指不需要移去任何堿基或核苷酸就能夠?qū)p傷逆轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)修復(fù)?？煞譃橐韵露鄠€:1）光復(fù)活酶學(xué)光復(fù)活過程是修復(fù)UV造成環(huán)丁烷嘧啶二聚體直接機(jī)制,這種修復(fù)含有高度專一性。81DNA的損傷修復(fù)和突變第81頁光修復(fù)（photoreactivation）——（關(guān)鍵對胸腺嘧啶二聚體而言）修復(fù)機(jī)制:在可見光（300~600nm）活化之下,由光復(fù)活酶（photoreactivatingenzyme,PR）催化胸腺嘧啶二聚體分解為單體。參與酶:光復(fù)活酶（PR）82DNA的損傷修復(fù)和突變第82頁

光復(fù)活酶修復(fù):波長400nm可見光激活83DNA的損傷修復(fù)和突變第83頁光復(fù)活是針對紫外線引發(fā)DNA損傷而形成胸腺嘧啶二聚體,在損傷部位進(jìn)行修復(fù)修復(fù)路徑。光復(fù)活作用在可見光活化下,由光復(fù)活酶（PR),又稱光解酶催化胸腺嘧啶二聚體分解成為單體。PR酶先與DNA鏈上胸腺嘧啶二聚體結(jié)合成復(fù)合物;復(fù)合物以某種方法吸收可見光,并利用光能切斷二聚體之間兩個C-C鍵,使胸腺嘧啶二聚體變?yōu)閮蓚€單體,恢復(fù)正常,以后PR酶就從DNA上解離下來。84DNA的損傷修復(fù)和突變第84頁過去認(rèn)為,光復(fù)活酶存在于細(xì)菌和低等真核生物體內(nèi)。研究發(fā)覺在鳥類和有袋類中也有存在。B．M．Sutherland（1974）報道,在人類白細(xì)胞中發(fā)覺光復(fù)活酶。隨即發(fā)覺存在于人類成纖維細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中。說明這種酶在生物界分布廣泛,這一修復(fù)機(jī)制在哺乳動物中也起關(guān)鍵作用。在E．coli中,光復(fù)活酶（471aa）是由Phr基因編碼,酶在暗處不能起作用,還需要其她酶來修復(fù)UV損傷。在植物和果蠅中也發(fā)覺能逆轉(zhuǎn)6-4光生成物光解酶。光復(fù)活修復(fù)功效即使普遍存在,但關(guān)鍵是原核生物中一個修復(fù)方法。85DNA的損傷修復(fù)和突變第85頁2）單鏈斷裂修復(fù) DNA單鏈斷裂是損傷一個常見形式,其中有一部分單鏈斷裂是經(jīng)過DNA連接酶簡單重接而修復(fù)。 DNA連接酶能催化DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中一條鏈上缺口處5’磷酸末端與相鄰3’羥基末端形成3‘,5’-磷酸二酯鍵,連接需要能量來自NAD+（E.coil）或A