第5章 DNA的損傷、修復(fù)和基因突變課件

第5章DNA的損傷、修復(fù)和基因突變2013.10.22Chapter5

DNADamage,RepairandMutation第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變

1、DNA合成中負(fù)責(zé)復(fù)制和修復(fù)的酶是：

。

2、DNA復(fù)制過(guò)程中，連續(xù)合成的子鏈稱(chēng)為：

，另一條非連續(xù)合成的子鏈稱(chēng)為：

。DNA聚合酶填空后隨鏈先導(dǎo)鏈第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變

1、從一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)最多可分出幾個(gè)復(fù)制叉：(

)(A)1；

(B)2；

(C)3；

(D)4；(E)5；單選B第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變2、大多數(shù)生物DNA的復(fù)制方式是：(

)(A)滾環(huán)式；

(B)D-環(huán)式；

(C)全保留式復(fù)制；

(D)半保留式復(fù)制；

(E)混合式復(fù)制；D第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變1、下列關(guān)于原核DNA復(fù)制說(shuō)法正確的是：(

)(A)按全保留機(jī)制進(jìn)行；

(B)按3’-5’方向進(jìn)行；

(C)需要DNA連接酶的作用；

(D)涉及RNA引物的形成；C、D多選第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變第5章DNA的損傷、修復(fù)和基因突變5.1DNA損傷5.1.1DNA分子的自發(fā)性損傷5.1.2物理因素引起的DNA損傷5.1.3化學(xué)因素引起的DNA損傷5.2DNA的修復(fù)

5.2.1切除修復(fù)5.2.2錯(cuò)配修復(fù)5.2.3直接修復(fù)5.2.4重組修復(fù)5.2.5SOS系統(tǒng)5.3基因突變5.3.1基因突變的類(lèi)型5.3.2誘變劑的作用5.3.3誘變劑和致癌劑5.3.4基因突變的后果第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變

5.1DNA損傷1）損傷的概念

生物體DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生的任何改變。

分兩類(lèi)：

單個(gè)堿基改變

雙螺旋異常扭曲單個(gè)堿基改變只影響DNA序列,不影響整體構(gòu)象，雙螺旋分開(kāi)時(shí)不影響轉(zhuǎn)錄或復(fù)制。

雙螺旋結(jié)構(gòu)異常扭曲對(duì)復(fù)制或轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生生理?yè)p害。第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變引起損傷因素:1.DNA本身在復(fù)制等過(guò)程發(fā)生自發(fā)性改變；

2.細(xì)胞內(nèi)各種代謝產(chǎn)物；

3.外界物理、化學(xué)因素；2）自發(fā)性損傷

指復(fù)制中配對(duì)差錯(cuò),經(jīng)聚合酶校對(duì)后仍存在的損傷。如:大腸桿菌復(fù)制的誤配率為10-1~10-2，經(jīng)酶校正后降到10-5~10-6,再經(jīng)DNA結(jié)合蛋白校正后，誤配率降到復(fù)制后的10-10。9第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變堿基自發(fā)性改變包括：互變異構(gòu);堿基脫氨基作用;自發(fā)脫嘌呤和脫嘧啶;DNA聚合酶“打滑”;堿基丟失;活性氧引起誘變及代謝產(chǎn)物對(duì)DNA損傷。10第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變互變異構(gòu)

指堿基氫原子位置改變產(chǎn)生異構(gòu)體，使配對(duì)形式改變，在復(fù)制后子鏈上出現(xiàn)錯(cuò)誤。如：A互變異構(gòu)體A’與

C配對(duì)，

T互變異構(gòu)體T’與G

配對(duì)復(fù)制時(shí)模板如存在這些異構(gòu)體，子鏈錯(cuò)誤,損傷。

堿基脫氨基

指C和G中都含環(huán)外氨基,有時(shí)自發(fā)脫落，結(jié)果C→U，G→X,A→I,復(fù)制時(shí)子鏈中產(chǎn)生錯(cuò)誤導(dǎo)致?lián)p傷。A→I┄C(非T)，下一輪C┄G，導(dǎo)致AT→GCC→U┄A(非G)下一輪A┄T，

導(dǎo)致GC→AT

第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變

脫氨試劑：

羥胺：體外誘變劑

亞硫酸鹽：改變單鏈區(qū)的C→U【目前人工誘變用寡核苷酸指導(dǎo)誘變和PCR誘變?nèi)〈鷣喠蛩猁}誘導(dǎo)誘變】

亞硝酸鹽主要使C→U或A,G脫氨基，特異性差，引起體內(nèi)外廣泛誘變。DNA聚合酶的“打滑”復(fù)制時(shí)發(fā)生的堿基環(huán)出(loopingout)現(xiàn)象，即DNA聚合酶發(fā)生“打滑”(slippage)，引起一個(gè)或數(shù)個(gè)堿基的插入或缺失。易發(fā)生在有幾個(gè)相同堿基串聯(lián)部位，產(chǎn)生嚴(yán)重的移碼突變。12第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變活性氧引起的誘變

活性氧的氧分子電子數(shù)大于O2

8oxoG(OG)

為7，8

二氫-8氧代鳥(niǎo)嘌呤（一種氧化堿基），可與CA,配對(duì),polyⅠ,Ⅱ不能校正其錯(cuò)配，造成GC→TA

顛換。

H2O2是非常活躍的呼吸代謝副產(chǎn)物，能造成DNA氧化損傷，產(chǎn)生胸腺嘧啶乙二醇,羥甲基尿嘧啶。2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變

堿基丟失自發(fā)脫嘌呤和脫嘧啶

DNA可自發(fā)水解使嘌呤堿和嘧啶堿從DNA磷酸脫氧核糖骨架上脫落。

【據(jù)統(tǒng)計(jì)一個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞在37℃，20h內(nèi)經(jīng)自發(fā)水解可從DNA上脫落約1000個(gè)嘌呤和500個(gè)嘧啶，在長(zhǎng)壽命哺乳動(dòng)物細(xì)胞(人神經(jīng)細(xì)胞)整個(gè)生活周期中自發(fā)脫落嘌呤數(shù)約108，占細(xì)胞DNA總嘌呤數(shù)30％。每個(gè)細(xì)胞每小時(shí)脫去的嘌呤堿和嘧啶堿數(shù)分別平均約為580個(gè)和29個(gè)】第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變3）物理因素引起的損傷紫外線(xiàn)(UV)

形成嘧啶二聚體，DNA最易吸收波長(zhǎng)260nm左右，大劑量UV照射后一條鏈上相鄰兩嘧啶形成共價(jià)鍵的環(huán)丁烷嘧啶二聚體,相鄰兩個(gè)T或兩個(gè)C或C和T間均可聚合，最易是TT。人皮膚暴露在陽(yáng)光下，每小時(shí)由UV而產(chǎn)生嘧啶二聚體頻率5×104bp/cell,由于UV穿透力有限，對(duì)人體負(fù)作用主要是皮膚，但UV影響微生物存活。2024/5/118第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變4）電離輻射引起DNA損傷

直接效應(yīng)：輻射后對(duì)DNA直接沉積能量，引起理化性質(zhì)改變，特別是水，經(jīng)輻射解離后產(chǎn)生不穩(wěn)定高活性自由基，引起DNA損傷。

間接效應(yīng)：指電離輻射對(duì)DNA存在的細(xì)胞環(huán)境中的其他成分沉積能量引起的變化。輻射嚴(yán)重后果是鏈斷裂輻射還能引起DNA交聯(lián)，包括：

鏈間交聯(lián)

DNA-蛋白質(zhì)的交聯(lián)鏈間交聯(lián)指DNA中兩條鏈堿基間共價(jià)結(jié)合第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變物理誘變劑第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變5）化學(xué)因素引起的DNA損傷1.烷化劑

是一類(lèi)親電子化合物，極易與細(xì)胞中大分子親核位點(diǎn)反應(yīng)。親核位點(diǎn)：腺嘌呤中Nl,N3,N6,N7

；鳥(niǎo)嘌呤Nl,N2,N3,N7,06

；胞嘧啶的N3,N4,和02

，胸腺嘧啶N3,02

和04

。其中：鳥(niǎo)嘌呤N7位和腺嘌呤N3

位最易烷化，磷酸

二酯鍵中的氧也容易烷化。22第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變有兩類(lèi)烷化劑：?jiǎn)喂δ芡榛瘎?，如甲基甲烷碘酸，只與一個(gè)堿基作用形成單加合物；另一類(lèi)為雙功能烷化劑，例如氮芥，能同時(shí)與DNA中兩個(gè)不同親核位點(diǎn)反應(yīng)，如果這兩個(gè)位點(diǎn)在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的同一條鏈上，則產(chǎn)生鏈內(nèi)交聯(lián)。若兩個(gè)受作用堿基位于兩條鏈，則鏈間交聯(lián)。第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變2.堿基類(lèi)似物

結(jié)構(gòu)與堿基相似能替代正常堿基摻入鏈中。5-溴尿嘧啶(5-BU)

在胸腺嘧啶是溴而不是甲基，與U結(jié)構(gòu)相似，能與A配對(duì)。5-BU有酮式和烯醇式兩種狀態(tài)，烯醇式(頻率高)與G配對(duì)，摻入鏈中，經(jīng)互變異構(gòu)產(chǎn)生突變，引起A-T=>G-C轉(zhuǎn)換。2-氨基嘌呤(2-AP)

正常酮式狀態(tài)與T配對(duì)，烯醇式時(shí)與C配對(duì)。2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變化學(xué)誘變劑第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變生物誘變劑第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變DNA的修復(fù)由于染色體DNA在生命過(guò)程中占有至高無(wú)上的地位，DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性以及DNA日常保養(yǎng)中的損傷修復(fù)就有著特別重要的意義。第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變5.2DNA的修復(fù)修復(fù)是生物細(xì)胞在長(zhǎng)期進(jìn)化中形成的一種保護(hù)功能，在遺傳信息傳遞穩(wěn)定性方面有重要作用.

修復(fù)系統(tǒng)主要有五種：DNA修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)功能錯(cuò)配修復(fù)恢復(fù)錯(cuò)配切除修復(fù)（堿基和核苷酸）切除突變的堿基和核苷酸重組修復(fù)（復(fù)制后的修復(fù)）重新啟動(dòng)停滯的復(fù)制叉修復(fù)DNA的直接修復(fù)修復(fù)嘧啶二聚體或甲基化DNASOS系統(tǒng)DNA的修復(fù)，導(dǎo)致變異第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變錯(cuò)配修復(fù)錯(cuò)配修復(fù)對(duì)復(fù)制忠實(shí)性貢獻(xiàn)很大。該系統(tǒng)識(shí)別母鏈的依據(jù)來(lái)自Dam甲基化酶，它能使位于5’-GATC序列中的腺苷酸的N6甲基化。一旦復(fù)制叉通過(guò)復(fù)制起始點(diǎn)，母鏈就會(huì)在開(kāi)始DNA合成前的幾秒鐘至幾分鐘內(nèi)被甲基化。30第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變

之后，只要兩條DNA鏈上堿基配對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)就根據(jù)“保存母鏈，修正子鏈”的原則，找出錯(cuò)誤堿基所在DNA鏈，并在對(duì)應(yīng)于母鏈已甲基化了的腺苷酸的上游鳥(niǎo)苷酸的5’位置切開(kāi)子鏈。再根據(jù)錯(cuò)配堿基相對(duì)于DNA切口的方位啟動(dòng)修復(fù)，合成新的子鏈DNA片段。2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變當(dāng)錯(cuò)配堿基位于切口3‘下游端時(shí)，在MutL-MutS、解鏈酶Ⅱ、DNA外切酶Ⅵ或RecJ核酸酶作用下，從錯(cuò)配堿基3’端開(kāi)始切除單鏈DNA直到原切口，并在PolⅢ和SSB作用下，合成新的子鏈片段。若錯(cuò)配堿基位于切口的5‘上游端，則在DNA外切酶Ⅰ或X作用下，從錯(cuò)配堿基5’上游端開(kāi)始切除單鏈DNA直到原切口，再合成新的子鏈片段。堿基錯(cuò)配修復(fù)過(guò)程示意圖32第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變例：E.coli中甲基化酶引導(dǎo)的修復(fù)錯(cuò)配系統(tǒng).修復(fù)過(guò)程：識(shí)別、切除和修補(bǔ)。參與修復(fù)蛋白至少12種。①M(fèi)utS二聚體識(shí)別并結(jié)合錯(cuò)配部位，MutL二聚體與MutS組成復(fù)合物，沿雙鏈向兩個(gè)方向移動(dòng)到GATC，并使DNA形成突環(huán)。②MutH內(nèi)切酶結(jié)合MutSL，在未甲基化鏈GATC位點(diǎn)5’端切開(kāi)【如切開(kāi)處位于錯(cuò)配堿基3’側(cè)，由外切酶I沿3’→5’切除；如切開(kāi)處位于5’側(cè)，由外切酶Ⅶ沿5’→3’切除】

為校正一個(gè)錯(cuò)配堿基，不僅需要找錯(cuò)配堿基本身，還需從遠(yuǎn)在1kb外找未甲基化GATC，切除長(zhǎng)達(dá)1000nt以上鏈。解螺旋酶Ⅱ和SSB協(xié)助解鏈。

③新DNA鏈由DNA聚合酶Ⅲ合成④DNA連接酶連接修復(fù)產(chǎn)物。33第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變?nèi)祟?lèi)細(xì)胞錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)缺失將導(dǎo)致嚴(yán)重后果，最典型的例子是引發(fā)遺傳性非息肉結(jié)腸癌(HNPCC)，在美國(guó)大約每200個(gè)人中就有1人患之，占所有結(jié)腸癌的15%。分析患病機(jī)理發(fā)現(xiàn)是由于微衛(wèi)星序列不穩(wěn)定所致，大約長(zhǎng)度為1~4bp的串聯(lián)重復(fù)序列（即DNA微衛(wèi)星序列）在患者一生中會(huì)改變其大小(重復(fù)數(shù)目而非序列的長(zhǎng)短)，且存在個(gè)體差異。34第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)與微衛(wèi)星序列不穩(wěn)定之間的關(guān)系主要是在DNA復(fù)制中，因DNApol的“打滑”而引起短重復(fù)序列插入過(guò)多或過(guò)少，致使產(chǎn)生凸環(huán)，錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)能識(shí)別并修復(fù)“打滑”造成的錯(cuò)誤。但當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，凸環(huán)不能被校正。因此由細(xì)胞分裂而進(jìn)行的DNA復(fù)制將導(dǎo)致許多基因發(fā)生突變。這種遺傳不穩(wěn)定性會(huì)引發(fā)癌癥，尤其是控制細(xì)胞分裂的基因(癌基因和腫瘤抑制基因)發(fā)生突變。2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng):系統(tǒng)有區(qū)分親鏈和子鏈的識(shí)別標(biāo)簽，即甲基化酶可使DNA的5′-GATC-3′中腺嘌呤N6甲基化。當(dāng)親鏈甲基化的GATC被復(fù)制，新合成子鏈的GATC序列將延時(shí)甲基化，短時(shí)內(nèi)子代DNA雙鏈處于半甲基化狀態(tài)。利用這個(gè)時(shí)間差，錯(cuò)配修復(fù)只對(duì)未甲基化子鏈進(jìn)行修復(fù)。參與修復(fù)的蛋白質(zhì)至少有12種。第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變切除修復(fù)【較普遍】

概念：主要修復(fù)單個(gè)堿基缺陷（或短片段）的損傷。指在一系列酶作用下，將受損傷部位切除，以相應(yīng)未損傷的另一鏈作模板，合成新鏈填補(bǔ)切去的部分，之后再將其連接的過(guò)程，是維持DNA穩(wěn)定的重要修復(fù)方式。修復(fù)過(guò)程涉及一系列酶促作用，有核酸內(nèi)切酶、外切酶、聚合酶、連接酶。步驟歸納為“切一補(bǔ)一封”。2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變切除修復(fù)(excisionrepair)分為兩種：1）堿基切除修復(fù)(base-excisionrepair)研究證明在所有細(xì)胞中都帶有不同類(lèi)型、能識(shí)別受損核酸位點(diǎn)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(diǎn)，統(tǒng)稱(chēng)AP位點(diǎn)。一類(lèi)DNA糖苷水解酶只對(duì)應(yīng)于某一特定類(lèi)型的損傷，DNA分子中一旦產(chǎn)生了AP位點(diǎn)，AP核酸內(nèi)切酶就會(huì)把受損核苷酸的糖苷-磷酸鍵切開(kāi)，并移去包括AP位點(diǎn)核苷酸在內(nèi)的小片段DNA,由DNA聚合酶Ⅰ合成新片段，最終由連接酶連成新的被修復(fù)的鏈。38第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變堿基切除修復(fù)有3步：①特異酶識(shí)別損傷部位，水解苷鍵（連接發(fā)生變化的堿基和脫氧核糖-磷酸間的苷鍵）切除該堿基；②聚合酶合成新鏈；③DNA連接酶連接。39第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變2）核苷酸切除修復(fù)(nucleotide-excisionrepair)當(dāng)DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸發(fā)生損傷，導(dǎo)致雙鏈間無(wú)法形成氫鍵，則由核苷酸切除修復(fù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)修復(fù)。損傷發(fā)生后，①內(nèi)切酶在已損傷核苷酸5’和3’位分別切開(kāi)磷酸糖苷鍵，產(chǎn)生一個(gè)由12~13個(gè)nt(原核生物)或27~29個(gè)nt(人類(lèi)或其他高等真核生物)組成的小片段，②移去小片段③由DNA聚合酶I(原核)或ε(真核)合成新片段，④

DNA連接酶完成修復(fù)中的最后一步。40第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變(左)大腸桿菌（右)人類(lèi)細(xì)胞中核苷酸切除修復(fù)過(guò)程第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變切除修復(fù)與癌癥發(fā)生有關(guān)

著色性干皮病患者對(duì)日光或紫外線(xiàn)特別敏感，易患皮膚癌，分析發(fā)現(xiàn)患者皮膚細(xì)胞中缺乏核苷酸切除修復(fù)有關(guān)酶系統(tǒng)，對(duì)紫外線(xiàn)引起的DNA損傷不能修復(fù)。說(shuō)明切除修復(fù)系統(tǒng)障礙是癌癥發(fā)生的原因之一。

【在已研究過(guò)的真核生物中都很相似，說(shuō)明其在進(jìn)化中高度保守】2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變重組修復(fù)【屬于先復(fù)制后修復(fù)】是細(xì)胞對(duì)在復(fù)制起始時(shí)尚未修復(fù)的損傷部位可先復(fù)制再修復(fù)的一種方式。即先跳過(guò)損傷部位，在新合成鏈中留下一個(gè)對(duì)應(yīng)于損傷序列的缺口，該缺口由DNA重組來(lái)修復(fù)。先從同源DNA母鏈上將相應(yīng)nt片段移至子鏈缺口處，然后再用新合成的序列補(bǔ)上母鏈空缺。大腸桿菌的rec基因編碼主要的重組修復(fù)系統(tǒng)，它的一個(gè)主要作用是重新啟動(dòng)停滯的復(fù)制叉。例如：嘧啶二聚體，烷化劑引起交聯(lián)和其他損傷可進(jìn)行復(fù)制后修復(fù)。復(fù)制時(shí)因酶在損傷位不能通過(guò)配對(duì)合成子鏈，可先跳過(guò)損傷位，在下一個(gè)岡崎片段起始或前導(dǎo)鏈上再?gòu)?fù)制，結(jié)果造成子鏈損傷相應(yīng)位置留下缺口，此缺口由重組來(lái)修復(fù)。第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變重組修復(fù)中原損傷鏈并未除去。第二輪復(fù)制時(shí)，損傷部位缺口可通過(guò)重組彌補(bǔ)，直至損傷被切除修復(fù)消除。不斷復(fù)制若干代，即使損傷始終未從親鏈除去，在后代細(xì)胞群中也已被稀釋?zhuān)鞠藫p傷影響。2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變直接修復(fù)

(directrepair)【修復(fù)嘧啶二聚體或甲基化DNA】

將被損傷堿基回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的一種修復(fù)。例如：在DNA光解酶(photolyase)作用下，將在光下或經(jīng)紫外線(xiàn)照射形成的環(huán)丁烷胸腺嘧啶二聚體及6-4光化物(6-4photoproduct)還原成為單體的過(guò)程。

2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變直接修復(fù)的3種方式：①光復(fù)活②

06-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(MGMT)直接修復(fù)

【O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤是被烷基化了的堿基，它已改變堿基配對(duì)性質(zhì)。在MGMT作用下，將甲基轉(zhuǎn)移到酶自身半胱氨酸殘基上，從而得以修復(fù)。甲基轉(zhuǎn)移酶由此而失活，但成為其自身基因和另一些修復(fù)酶基因轉(zhuǎn)錄的活化物，促進(jìn)表達(dá)。因此MGMT能防止DNA鏈烷基化導(dǎo)致的死亡和突變效應(yīng)】③單鏈斷裂修復(fù)

第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變應(yīng)急SOS反應(yīng)(SOSresponse)應(yīng)急SOS反應(yīng)是細(xì)胞DNA受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，細(xì)胞為求生存而產(chǎn)生的一種應(yīng)急措施。許多造成DNA損傷、抑制復(fù)制的過(guò)程能引起一系列復(fù)雜誘導(dǎo)效應(yīng)，稱(chēng)SOS反應(yīng).包括：誘導(dǎo)DNA損傷的修復(fù)、誘變效應(yīng)、細(xì)胞分裂的抑制、溶原性細(xì)菌釋放噬菌體，細(xì)胞癌變等與SOS反應(yīng)有關(guān)。Weigle效應(yīng)

20世紀(jì)50年代，Weigle發(fā)現(xiàn)用UV照射的λ噬菌體感染事先經(jīng)低劑量UV照射的E.coli，存活噬菌體數(shù)增加，出現(xiàn)多突變型,而未經(jīng)照射的細(xì)菌存活和變異率都較低，證明經(jīng)UV照射后誘導(dǎo)產(chǎn)生了這些效應(yīng)。第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變SOS誘導(dǎo)的修復(fù)系統(tǒng)包括兩類(lèi)：避免差錯(cuò)的修復(fù)

SOS中的錯(cuò)配修復(fù)、直接修復(fù)、切除修復(fù)和重組修復(fù)都能識(shí)別損傷部位或錯(cuò)配堿基而消除，這些修復(fù)不引入錯(cuò)誤堿基。SOS能誘導(dǎo)切除和重組修復(fù)中某些關(guān)鍵酶和蛋白產(chǎn)生，使之在胞內(nèi)含量升高，加強(qiáng)切除和重組修復(fù)能力。易產(chǎn)生差錯(cuò)修復(fù)SOS誘導(dǎo)產(chǎn)生缺乏校對(duì)功能的DNA聚合酶，使之在損傷部位即使出現(xiàn)不配對(duì)堿基，復(fù)制也能繼續(xù)進(jìn)行，以保證細(xì)胞存活。2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變2024/5/1SOS反應(yīng)由RecA蛋白和LexA阻遏物互作引起。RecA蛋白由E.coli

rec基因編碼，是在同源重組中起重要作用的蛋白，也是SOS的啟動(dòng)因子。有單鏈DNA和ATP存在時(shí)，RecA蛋白被激活，促進(jìn)LexA自體蛋白水解酶活性。水解使許多與修復(fù)有關(guān)基因被激活而表達(dá)。包括：UV損傷修復(fù)基因uvrA、B、O、recA和lexA基因，編碼SSB的基因ssb,與λ噬菌體DNA整合有關(guān)基因himA等等。RecA是SOS初發(fā)動(dòng)因子，功能相當(dāng)于去阻遏物。RecA被激活后促進(jìn)LexA自身的蛋白水解活性，LexA是許多基因的阻遏物。第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變①紫外線(xiàn)激發(fā)了RecA輔蛋白酶活性；②有活性的RecA輔蛋白酶激活了結(jié)合在umuDC操縱子上的LexA蛋白

使LexA蛋白自體水解；③水解后的LexA蛋白從umuDC操縱子上釋放下來(lái)；④umuDC操縱子開(kāi)放，合成UmuD和UmuC蛋白；⑤兩者組成UmuD′2C復(fù)合體，引發(fā)DNA修復(fù)的易錯(cuò)旁路。

第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變2024/5/1SOS反應(yīng)其生理意義：DNA復(fù)制受阻時(shí)，避免因細(xì)胞分裂而產(chǎn)生不含DNA的細(xì)胞，或使細(xì)胞有更多進(jìn)行重組和修復(fù)的機(jī)會(huì)。SOS反應(yīng)能誘導(dǎo)切除修復(fù)和重組修復(fù)中關(guān)鍵酶和蛋白產(chǎn)生，使這些酶和蛋白在細(xì)胞內(nèi)含量升高，加強(qiáng)切除和重組修復(fù)能力。SOS反應(yīng)還能誘導(dǎo)產(chǎn)生缺乏校對(duì)功能的DNA聚合酶，使之在DNA鏈的損傷部位即使出現(xiàn)不配對(duì)堿基，復(fù)制也能繼續(xù)，保證細(xì)胞的存活。第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變SOS反應(yīng)包括兩方面內(nèi)容：①DNA的修復(fù)；②導(dǎo)致變異；

一方面，突變對(duì)細(xì)胞不利，但在受損傷和復(fù)制被抑制時(shí)，DNA突變有利于細(xì)胞存活。另一方面，大多數(shù)在細(xì)菌中誘導(dǎo)SOS反應(yīng)的物質(zhì)，對(duì)高等動(dòng)物都有致癌作用，如Χ-射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、烷化劑、黃曲霉素等。而某些不致癌誘變劑又不引起SOS反應(yīng)，如5-溴尿嘧啶等。據(jù)研究，許多癌變是由SOS反應(yīng)誘變?cè)斐傻摹Ｄ壳霸卺t(yī)藥和食品上有關(guān)致癌物的一些簡(jiǎn)便檢測(cè)方法就是根據(jù)SOS反應(yīng)原理設(shè)計(jì)的，因?yàn)樵趧?dòng)物身上誘發(fā)腫瘤的試驗(yàn)需要耗費(fèi)較多的人力物力，且周期長(zhǎng)，而細(xì)菌SOS反應(yīng)容易檢測(cè).2024/5/1第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變5.3基因突變(mutation)

變異是DNA核苷酸序列改變的結(jié)果，包括由于DNA損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而引起的突變，及不同DNA分子間交換而引起的遺傳重組。

基因突變是在基因內(nèi)遺傳物質(zhì)發(fā)生可遺傳的結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變化，通常產(chǎn)生一定的表型。廣義的突變包括染色體畸變和基因突變，狹義上就指基因突變。遺傳重組也可導(dǎo)致可遺傳的變異，因此染色體畸變、基因突變、遺傳重組是可遺傳變異的基礎(chǔ)。54第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變DNA的突變（mutation）1.Small-scalemutationsa.substitutation（替換）b.deletion（缺失）c.insertion（插入）d.exonskipping（外顯子跳躍）2.Thechromosomeabnormalitya.Numericalabnormality:Triploidy,Monosomy,Trisomy.b.Structuralabnormality:Twobreaksinasinglechromosomecancauseinversion,deletionorringstructure.第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變Thesubstitutionmutation第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變Deletionmutation

第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變Insertion第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變Exonskipping

Splicingofanintronrequiresanessentialsignal:"GTAG".IfthespliceacceptorsiteAGismutated(e.g.,AtoCinthisfigure),thesplicingmachinerywilllookforthenextacceptorsite.Asaresult,theexonbetweentwointronsisalsoremoved.

第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變基因突變的類(lèi)型1.堿基對(duì)置換點(diǎn)突變有兩種：轉(zhuǎn)換發(fā)生在兩種嘧啶或兩種嘌呤間；顛換發(fā)生在嘧啶與嘌呤間。缺失突變一個(gè)或多個(gè)堿基被刪除，或較長(zhǎng)核苷酸序列丟失，難以回復(fù)。插入突變

插入一個(gè)堿基或一段外來(lái)DNA。移碼突變一個(gè)或多個(gè)非3整倍數(shù)堿基對(duì)插入或缺失,使閱讀框架改變，導(dǎo)致之后序列都錯(cuò)，產(chǎn)物完失活，如出現(xiàn)終止密碼子則使翻譯提前結(jié)束。2024/5/160第5章-DNA的損傷、修復(fù)和基因突變

同義突變突變改變了密碼子組成，但沒(méi)改變編碼aa(簡(jiǎn)并性)如基因的密碼CTA突變?yōu)镃TG，則轉(zhuǎn)錄的mRNA中將由GAU變?yōu)镚AC,但都是Asp密碼子。同義突變不改變產(chǎn)物序列，對(duì)發(fā)生突變的染色體組既無(wú)益處也無(wú)害。又稱(chēng)無(wú)聲突變或中性突變。錯(cuò)義突變突變改變了所編碼aa