分子生物學(xué)課件-3-DNA的修復(fù)和轉(zhuǎn)座.ppt

1、DNA是遺傳物質(zhì)的兩個特性，穩(wěn)定性： maintainingindividualandspecies突變性：for evolution，在2.5 DNA的損傷和修復(fù)、進化過程中生物細胞獲得的修復(fù)DNA損傷的能力是生物保持遺傳穩(wěn)定性的關(guān)鍵。 細胞中能夠修復(fù)的生物大分子只有DNA，說明DNA對生物很重要。 在生物進化中，變異和遺傳是普遍存在的對立和統(tǒng)一矛盾，DNA分子的變化并非都能修復(fù)，因此生物有變異和進化。 DNA突變的三個主要來源： DNA復(fù)制不正確外部環(huán)境或內(nèi)部因素是插入遺傳物質(zhì)損傷轉(zhuǎn)運子(Transposon )元件而產(chǎn)生的，2.5.1DNA突變或損傷的來源，(1)DNA復(fù)制不正確DNA復(fù)

2、制是嚴格而精確的事件，但也可能發(fā)生錯誤的鹽染色體上的一部分部位是熱點，復(fù)制錯誤率高，these mutation-pronesequencesarerepeatsofsimpledi -，tri- or tetranucleotide sequences。 whichareknownasdnamicrosatellites.one well-knownexampleinvolvesrepeatsofthedinucleotidesequenceca.stretchesofcarepeats manywi omosomesofhumansandsomeothereukaryotes .mutat

3、ionsarisenotonlyfromerrorsinreplicationbutalsofromdamagetothedna.somedamageiscau byenvironmenned suchasradiationandso-calledmutagens (誘變劑)，whicharechemicalagentsthatincreasetherateofmutationbutdnaalsounde (2)外界環(huán)境或內(nèi)部因素對DNA的損傷，電離輻射ionizing (xandrays ) andnonizing (uv ) radiationproduceavarietyofdnales

4、ions (p 56，圖2-32 )，環(huán)丁烷環(huán)，化學(xué)例如，鳥嘌呤被烷基化，然后配對并轉(zhuǎn)化為。 硝酸鹽：亞硝酸鹽可以將c脫氨變成u，通過復(fù)制可以將DNA上的gc變成at對。dnaisalsosubjecttoattackfromreactiveoxygenspecies (f example、O2-. H2O2、and OH ) .活性氧的攻擊、堿基類似物： 5-BU與t結(jié)構(gòu)相似，在酮式的情況下，與a成對，這呈烯醇結(jié)構(gòu)，與g成對。 復(fù)制時將A-T轉(zhuǎn)換為G-C、酮式，嵌入試劑，會導(dǎo)致一個或多個堿基對的插入或缺失，原黃素、The Ames test (檢查化學(xué)物質(zhì)的潛在致癌作用，可以根據(jù)其變異誘導(dǎo)能

5、力容易地估計)、堿基自發(fā)地變化復(fù)制時U-A、I- C、I -X配對，引起子DNA序列錯誤，最常見、最重要的水解損傷是胞嘧啶的脫氨基。 (P54，圖2-30 )，脫氨基將腺三嘌呤轉(zhuǎn)化為下一個黃嘌呤(hypoxanthine，I )，whichydrogenbondstocytosineratherthantothymine。 鳥嘌呤是黃嘌呤(xanthine )、whichcontinuestopairwithcytosine、though with only two hydrogen bonds .DNA也自發(fā)地水解C-N葡萄糖苷鍵而發(fā)生脫嘌呤作用DNA復(fù)制錯誤和DNA損傷會導(dǎo)致Some ki

6、nds of damage、suchasthyminedimersornicksandbreaksinthednabackbone兩種結(jié)果。 preventitsuseasatemplateforreplicationandtranscription.otherkindsofdamagecreatealteredbasesthathavenoimmediatestructuralcoora entalterationtothednasequenceafterreplication .thetwochallengeforthecell :第一次。 itmustscanthegenometodet

7、ecterrorsinsynthesisanddamagetothedna.second，itmustrepairthelesionsanddosoinawaythat， ifp osis restores the original DNA sequence .2.5.2復(fù)制錯誤和損傷修復(fù)，細胞具有檢查錯配并修復(fù)錯配的機制。存在于E.Coli的DNA修復(fù)系統(tǒng)，themismatchrepairsystemfacestwochallenges:first， itmustscanthegenomeformismatches.becausemismatchesaretransient (theyar

8、eeliminatedfollowingasecondroundofreplicationwhen ) in muu themismatchrepairsystemmustrapidlyfindandrepairmismatches.second， thesystemmustcorrectthemismatchacch thatis.itmustreplacethemisincorporatednucleotideinthenewlysynthesizedstrandandnotthecorrec 2.5.2.1用錯配修復(fù)、錯配修復(fù)蛋白質(zhì)MutS的二聚體檢測，根據(jù)錯配引起的骨骼扭曲變形進行識別

9、。 錯配修復(fù)修正新導(dǎo)入的錯配堿基。 helicase UvrD .錯配修復(fù)可以消除逃避修訂閱讀的錯誤，系統(tǒng)識別母鏈的依據(jù)來源于Dam甲基化酶，位于5-GATC序列中a的N6位可以甲基化。 a的甲基化是錯配修復(fù)系統(tǒng)的識別標志。eukaryoteshavemultiplemuts-like屬性(msh ) withdifferentspecificities.for example， oneisspecificforsimple whereasanotherrecognizessmallinsertionsordeletionsresultingslippageduringdnareplicati

10、on .最近的研究顯示MutS類似物(MutS類似物2.5.2.2 DNA損傷的直接逆轉(zhuǎn)，anexampleofrepairbysimplereversalofdamageisphotoreactivation光復(fù)活作用. In photoreactivation， enzyme DNA photolyase光解酶capturesenergyfromlightandusesittobreakthecovalentbondslinkingadjacentpyrimidines . anotherexampleofdirectreversalistheremovalofthemethylgroup

11、fromthemethylatedbaseo6- methylguanineamethyltransferase (甲基化轉(zhuǎn)移酶) removesthemethylgroupfromtheguanineresiduebytransferringittooneofitsowncysteineresidues (半胱氨酸殘基)。This repair process is expensive、theenzymeseemstobeirreversibleinactivated。 sowecallitasuicide enzymetodenotethefactthatitdiesinperformin

12、gitsfunction .2.5.2.3excisioon堿切除修復(fù)系統(tǒng)的核苷酸切除修復(fù)系統(tǒng)，堿識別損傷核酸位點的糖苷水解酶可以特異性地切除損傷核苷酸上的N-葡萄糖苷鍵，在DNA鏈上形成AP位點。 AP內(nèi)切酶切開受損核苷酸的糖苷-磷酸鍵，去除含有AP細胞核苷酸的小片段DNA。 一種DNA苷水解酶只能適應(yīng)某些特定的損傷。 核苷酸切除修復(fù)系統(tǒng)為DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸損傷，雙鏈間無氫鍵形成的情況下，該系統(tǒng)負責(zé)修復(fù)。、Unlike base excision repair、thenucleotideexcisionrepairenzymesdonotrecognizeanyparticularl

13、esion.rather、thissystemworksbyrecog 變形) to the shape of the double helix，以及， suchasthosecausedbyathyminedimerorbythepresenceofabulkychemicaladductonabase.nucleotideexcisionrepairenzymescleavedamageddase esion、Four protein UvrA、UvrB、uvrcanduvrdarequiredinthisprocess.uvraisresponsiblefordetectingthedi

14、stortionofthedoublehelix 2.5.2.4 recombinationrepairssystem重組修復(fù)系統(tǒng)，切除修復(fù)以未損傷的DNA鏈為模板，合成相應(yīng)的DNA，代替另一鏈損傷的DNA片段。 未受損的DNA鏈為受損鏈的恢復(fù)提供了正確的遺傳信息。 DNA雙螺旋雙鏈損傷時，DNA如何正常運作？ 用雙股斷裂修復(fù)路徑(DSB )修復(fù)路徑進行。 從姐妹染色體中提取正確的遺傳信息，也稱為同源重組修復(fù)。 2.5.2.5 SOS反應(yīng)，SOS修復(fù)是指DNA受到嚴重損傷，細胞處于危重狀態(tài)時誘導(dǎo)的DNA修復(fù)方式，修復(fù)結(jié)果只能維持基因組的完整性，提高細胞的生成率，但由于遺留的錯誤較多，故稱為錯誤傾向修復(fù)(error-pron ) 也稱為SOS反應(yīng)，是細胞DNA受到損傷、復(fù)制系統(tǒng)受到抑制等緊急情況下為了謀求生存而出現(xiàn)的緊急效應(yīng)。 SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)系統(tǒng)包括避免錯誤的修復(fù)系統(tǒng)(如錯配修復(fù)、直接修復(fù)、切除修復(fù))和容易出錯的修復(fù)系統(tǒng)酶(包括修復(fù)酶、對DNA的放射線或其他損傷反應(yīng))。 SOS反應(yīng)是由RecA蛋白和LexA抑制物質(zhì)的相互作用引起的。 一個DNA序列被插入另一個DNA序列，并且不依賴于序列同源性。 使用“傳輸”(transposit