2012DNA的修复

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,DNA,的修复,由于染色体,DNA,在生命过程中占有至高无上的地位，,DNA,的复制的准确性以及,DNA,日常保养中的损伤修复就有着特别重要的意义。下表是大肠杆菌中的,DNA,修复系统：,2024/9/23,1,DNA,修复系统,功能,错配修复,恢复错配,切除修复（碱基、核苷酸）,切除突变的碱基和核苷酸片段,重组修复,复制后的修复,DNA,直接修复,修复嘧啶二体,SOS,系统,DNA,的修复，导致变异,1,重点内容：,DNA,损伤修复方式；,DNA,突变类型,难点内容：,基因间校正,教学目的：,了解,DNA,损伤的原因及修复方式,；,突变的产生及校正,。,2,引起损伤的因素,:,自发性损伤,(,复制,中的损伤、碱基的自发性化学改变、,脱氨基、碱基丢失、 细胞的代谢产物对,DNA,的损伤,),物理因素引起的损伤,(,电离辐射、紫外线,),化学因素引起的损伤,（烷化剂、碱基类似物）,引起损伤的类型：,碱基脱落、碱基（或核苷）改变、错误碱基（碱基的取,代）、碱基的插入或缺失、链的断裂、链交联（链内、链,间）、,嘧啶二聚体,等等,3,4,5,6,7,4.1 Gene Mutations,Causes of Mutations,Spontaneous Replication Errors,Spontaneous Chemical Changes,Chemically Induced Mutations,Radiation,8,化学因素：,常见的化学诱变剂,化合物类别,作 用 点,分子改变,碱基类似物,如：,5-,BU,A,5-,BU, G,-,A - - T -,-,G - - C -,羟胺类,（,NH,2,OH）,T,C,-,T - - A-,-,C - - G -,亚硝酸盐,（,NO,2,）,C,U,-,G - - C-,-,A - - T -,烷化剂,如：,氮芥类，,Nitromins,G,m,G,DNA,缺失,G,9,10,DNA,的修复,2024/9/23,11,DNA,修复系统,直接修复,错配修复,切除修复,重组修复,SOS,修复,11,DNA,直接修复（,direct repair,）,生物体内存在多种,DNA,损伤以后而并不需要切除碱基或核苷酸的机制，这种修复方式称为,DNA,的直接修复,。,12,嘧啶二聚体的产生,类型：,TT,二聚体 （ ）、,CC,二聚体（ ）、,CT,二聚体（ ）,TT,CC,CT,相邻的胸腺嘧啶,C,C,C,C,13,光复活,(photoreactivation),可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将,UV,引起嘧啶二聚体,分解为单体的过程。,过程,光复活酶与,T=T,结合形成复合物;,复合物吸收可见光切断,T=T,之间的,C-C,共价键,使二聚体变成单体;,光复活酶从,DNA,链解离。,14,DNA,紫外线损伤的光复合酶直接修复,15,PR,光复活（,photo reactivation,）直接修复,-TT-,-AA-,-,TT-,-,-AA-,-TT-,-AA-,-,TT-,-,-AA-,复制前、不容易出错,400 nm,蓝光、,PR,酶,(photo-reactivation enzyme),光敏裂合酶（,photolyase,）,可见光激活,16,烷基化碱基的直接修复,在 大肠杆菌中,O,6,-,甲基鸟嘌呤,-DNA,甲基转移酶,（,Ada,），,通过从,O,6,-,甲基鸟嘌呤上把甲基直接转移到酶的半胱氨酸残基上来直接回复,DNA,的损伤,可修复甲基化的碱基和甲基化的磷酸二酯键。（自杀性酶）,17,DNA,断裂口直接修复：,在,DNA 5,-P,端和,3,-OH,端未受损害的情况下，连接酶能够直接修复,DNA,的断裂口。,18,切除修复,1,、内切酶识别损伤部位，并在,5,端切开；,2,、外切酶作用下连同受损伤的部位，从,5,端到,3,端切除；,3,、合成新链填补缺口；,4,、连接酶连接。,碱基切除修复：,BER,可以去除因脱氨基或碱基丢失及其它因素产生的,DNA,损伤。,形成去,AP,位点,AP,核酸内切酶切除受损片段,DNA,聚合酶,I,和,DNA,连接酶修复,DNA,链,19,DNA,糖苷酶,(glycosylase),能识别,DNA,受损核酸位点，特异性切开受损核苷酸上的糖苷键，在,DNA,链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，称为,AP,位点。,DNA,分子中一旦产生了,AP,位点，,AP,核酸内切酶就会,切开,Ap,位点附近的磷酸二酯键,，并移去包括,AP,位点核苷酸在内的小片段,DNA,。,20,21,Base Excision Repair,22,-TAGC-,-ATCG-,-TAGC-,-A CG-,U,-TAGC-,ung-ase,G,C,U,A,U,-TAGC-,-A CG-,AP,内切酶,(,Apurinase),-TAGC-,-ATCG-,DNApol,Ligase,23,核苷酸切除修复,DNA,切割酶切割移去,12-13,个核苷酸（原核）或,27-29,个核苷酸（真核）的单链,DNA,，再由,DNA,聚合酶和,DNA,连接酶修复,DNA,链,24,二聚体,25,DNA mismatch,+,- A-,-,-,C,-,错配修复系统,(MRS,Mismatch,Repair,System),错配修复碱基来源：,校正活性所漏校的碱基,+,- A-,-,-,T,-,错配修复（,Mismatch repair),26,错配修复（,Mismatch repair),原核细胞内存在,Dam,甲基化酶，能使位于,5GATC,序列中,腺苷酸的,N,6,位甲基化,。,复制后,DNA,在短期内（数分钟）为半甲基化的,GATC,序列，一旦发现错配碱基，即将未甲基化链切除一段包含错误碱基的序列，并以甲基化的链为模板进行修复。,27,DNA,合成过程中的甲基化变化,DNA,中的,GATC (palindromic seq,.),为,m,6,A,甲基化敏感位点,平均每,2kb,左右有一,GATC,seq.,错配修复系统受甲基化的引导,28,2024/9/23,29,错配修复,一旦在,DNA,复制过程中发生错配，通过该系统几乎能完全修正。该系统对,DNA,复制忠实性贡献很大。,修复过程：,识别错配，,复合物的形成，甲基化及非甲基化链的切开，,切除含错配的部分,DNA,链，,合成新链,新链再度甲基化,29,错配修复系统组成（,Mismatch repair system,）,DNA,腺嘌呤甲基化酶,(m6A,甲基化酶,),DNA polymerase ,填补单链,DNA,缺口,Helicase SSB,外切核酸酶,(,和,),连接酶,MCE,(mismatch correct enzyme),扫描新生链中错配碱基,识别新生链中非,m,6,A,的,GATC,序列,酶切含错配碱基的,DNA,区段,3 subunits,mut H, L, S,30,错配修复,大肠杆菌,DNA,甲基化位点,新合成的,DNA,31,Mis-paired bases,32,DNA突变,突变（,Mutation,）,：,DNA,碱基序列水平发生永久的可遗传的改变称为突变。,突变体：携带突变的个体，群体或株系叫突变体。,突变型：,突变类型,点突变,(point mutation),：,移码突变,(frame shift mutation),：,33,突变的类型,1,、碱基对的置换（,substitution,）,转换,(Transition),：,最普通的一种点突变，指一种嘧啶被另一种嘧啶代替，一种嘌呤被另一种嘌呤代替。使,GC,对被,AT,对替换，或者相反。,颠换,(Transversion),：,另一种不常见的点突变，嘌呤被嘧啶代替或者相反，如,AT,对变成了,TA,、,CG,对。,2,、移码突变（,frameshift mutation,）,由碱基的缺失或插入造成。,34,A G,T C,35,DNA,突变的类型,-T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G-,-A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-,转换,-T-C-G-A-,G,-C-T-G-T-A-C-G-,-A-G-C-T-,C,-G-A-C-A-T-G-C-,插入,A,-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G-,-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-,缺失,T,野生型基因,-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G-,-A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-,-T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G-,-A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-,颠换,碱基对的置换,(substitution),移码突变,(framesshift mutation),36,编码区突变类型,突变,同义突变,错义突变,无义突变,中性突变,无声突变,37,同义突变,Synonymous mutation,虽然，,DNA,上碱基发生了变化，但仅仅是改变了某种氨基酸的,同义密码子,，基因表达的,氨基酸序列不变,，生物活性不变。,属于“,无声突变,”。,38,38,e.g.,亮,aa CUU CUA UUA,对应的,DNA CTT CTA TTA,e.g.,亮,aa CUC CUG UUG,对应的,DNA CTC CTG TTG,39,错义突变,(Missense mutation,）：,密码子的第一、二位碱基改变导致对应的,aa,改变,G,A,A,G,T,A,40,中性突变,Neutral mutation,虽然，,DNA,的碱基发生了改变，但突变体的,性状,几乎,不变,，蛋白质的,活性,几乎,不变,。,属于,“,错义突变,”,中的一种形式,也属于,“,无声突变,”,Silent mutation。,41,41,无义突变,Nonsense mutation,因,DNA,上碱基的改变，或者碱基插入、缺失造成移码现象，使原氨基酸密码子,变为终止密码子,的过程。这种突变会使得,翻译,过早的,中断,，表达的蛋白质失去了活性。,42,42,43,移码突变 Frameshift mutation,当,DNA,中插入或缺失核苷酸，或加入嵌合剂时，造成,阅读框的移动,，使基因转录的,mRNA,三联密码改变，表达的,氨基酸序列面目全非,，或,部分改变，或不表达,甚至造成,生物致死,（,Lethal,）,的现象。,44,45,回复突变,回复突变：,基因第二次突变时，在第一次突变位点上,恢复成原来碱基,的现象。这种几率在自然界,很小,。,A-a a-A,习惯上说的“回复突变”，确切地说是 “校正,突变,”。,46,基因校正,基因的,第二个位点突变,，来,抑制,第一个位点突变的表现型效应。使第二次表现型,恢复为野生型,、,或成为,有活性的突变体。,47,47,校正方式：,基因,内校正,（两次突变位点，在同一条染色体上。）,基因,间校正,（两次突变位点，在不同染色体上。）,48,48,基因,内校正,5 -CAGGACAACACTGC,ATG,CCCAAATA,C,TTTGGGTGA-3 ,3 -GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTATGAAACCCACT-5 ,5 -CAGGACAACACTGC,ATG,CCCAAA,T,A,G,TTTGGGTGA-3 ,3 -GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTATCAAACCCACT-5 ,5 -CAGGACAACACTGC,ATG,CCCAAA,C,A,G,TTTGGGTGA-3 ,3 -GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTGTCAAACCCACT-5 ,49,野生型,+,-,第一次突变,第二次突变,有几种情况,1.回复突变,-,2.同点抑制突变,-,3.异点抑制突变,有活性的突变体,+,+,+,+,失活,50,基因内抑制突变,Lys,Glu,Lys,Glu,50,第二次突变并不恢复已突变的蛋白质结构，而是,改变另一个,蛋白质，来,补偿,原来突变造成的,缺陷,。使第二次表现型恢复为野生型，或成为有活性的突变体。,51,基因间校正,51,基因,间,直接校正,结构基因突变,转录,。,tRNA,基因也突变,转录,突变,mRNA,突变,mRNA,。,翻译,野生型蛋白,突变的,tRNA，,识别突变的,mRNA，,带入原来的氨基酸。,突变的,tRNA,52,52,错义突变的基因间校正,53,基因,间,间接校正,野生型酶蛋白,第一次突变,失活酶蛋白,第二次突变,有活性突变体,的酶蛋白,它们成了,同工酶,54,The End,55,