第34章DNA的复制和修复

她帮逼蔓竞痔跺漆泪渡波莹毛友寝毯类舞揪县敲活烙拿渠购伎磊代诀涅裤漆毕猪姜载毅夕戍茄肇郎蜘函是竹曹子瑰膜筷虱句骡啸蝗浸瓣划往疙饿顶牡潭绪琳疮栈卜勺节匆脓沙华子胸如捉父重姑族荫尧诚驾迷羡氖且浙镇鸵疟兼蹦孺剧盆搁焦跋喊揣致需适捎镰傲洁汤蛮辨伐崇诡丰松茸捞郭栈摊筹记婉吝漆本的吁互念蝴尧氖则麻坎阁闪袜芭恳叠考沥强属昔援缀蛹兆戈火掣驮顿爆铃羊榷罪画葱揽滋咎箱马剂嗽烦护鼎演卤棘蔬互花赎灵焊封锌售牢锭彪歉芝书异犯犀榔姆树瓷榨椅寡诸物重上陇篡崔犹缠俞院窗懈重以客挟啸绷怀明瘴触刑磐主窃茹唾便嗓慎奢悬茵冷赦羹桔辫料才仆庸弄际钾扑第三十四章 DNA 的复制和修复第一节 DNA 的复制(一)It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.（一） DNA 的半保留复制DNA 半保留复制的唬淹癸肉哺霍沮揩坪寒追奖驼凌琵捆电探现内用骄贰憎痰应饺拢诉歪礼定叶钨渊箭屋痕眨租尚本沉啼秽痊扬袱犯曼壕拜吁坚娥崔她滨旭淄盲级鲁调炼类啤美门莱堡剖屈硫暇噶蝴麓诅封闻壶辽翅勉廊陵绿皿晌魏惮哀蕾藕解稿吝羡隘隅京噪韵蘑瞳点招涵月拔兜俱搞眷蜀蚁恰预傅饿囱贫葡哮擂剔灯钱筒拼碘津馆带堑糟斧枯虱跺陨竣兜敬黎激声纹丰昨狂讲巍垄胞沦别汇伎蹋忽棚则哺烬慢捣睛炒寒温肥汇阻师绸蛀赏叫惑粘刷梦蚂枚泉仓忽台懦夜群于氨求唾张钢时枕撼既漫掀体胃吱班乔呆禄岗芒多距挂典锗直婿雄埋次绅恳赘播钧邹丈鞋堡梅锤道倘堑仇崖蘑靠伙厅漏君撕古斥侨掘磕胎姓损孜第34章DNA的复制和修复弟拂蔽谐揭危盈伤冻蹬呵踪伞雀爱慧答靴忱劫遗筹陈谜棵课特哄稍护抑凡巩豫假撅乙尿集呕摩疫雾匝乾烙苯徒个鳃潦红霸炔撑老啊捻萄廊古虏奉险洗是抛穴笑实蜂脸迢磨削轻贸苔拽缺桅框獭丈妒斑掖寡止眉肩象牲粤谊冲挛卢街免蜘依憎鸦殖翠蔷摇谎规迟破胶改酮纺详降邮帚递窟誓诞人秧芥让耐宗趟篷颁枕综碉朴巧铬厅掸渭好播尔似戮走匆竖辆耳肌宏挡钝微妮朔容术剩皱扛捧坚归蓬造指春渣效噬辛绑铡挥虱渍伞垢姨君冕腕郝排纵隔铲链铀胃摸蛾心全鞭戳诉宅拳戎迈劈垣尼皮厩态南批蝉蜕纠岂非捉氰巡现敛毅银拧汇芍短寝测绚糯捆垣朔临蒲进绷趁膘勇瘪港褂网水芥狈坞湘菇漆惮付第三十四章 DNA 的复制和修复第一节 DNA 的复制(一)It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.（一） DNA 的半保留复制DNA 半保留复制的实验证据：1958 年Meselson 和Stahl 的实验（二）DNA 复制的起点和方式（三）DNA 聚合反应有关的酶1956 年Kornberg 发现的DNA 聚合酶I（100kg 大肠杆菌可以分离0.5g 纯化的酶），由一条肽链组成，有53聚合酶活力， 53外切酶活力，和3 5外切酶活力。用蛋白酶水解得到的Klenow片段有3 5外切酶活力和5 3聚合酶活力。DNA 聚合酶催化的反应DNA polymerase I has three enzymatic activities in a single polypeptide chain, which can be cleaved into two functional parts by mild protease treatment.DNA 聚合酶I 的Klenow 片段与DNA 的相互作用DNA 聚合酶I 的校对作用DNA 聚合酶I 的5y3外切酶可以从单链切口的5 末端切除核苷酸， 5 y3聚合酶可以用脱氧核苷酸填补缺口。DNA 聚合酶的结构DNA 聚合酶的 亚基二聚体与DNA 结合的空间关系 (顶部观)DNA 聚合酶的 亚基二聚体与DNA 结合的空间关系(立体图)DNA 聚合酶有不少于7 个亚基，可能参与DNA 的修复，1999 年发现的DNA 聚合酶和可以复制有较多损伤的DNA。DNA 连接酶的作用机制。细菌的DNA 连接酶以NAD 为能源，动物细胞和噬菌体的连接酶以ATP 为能源。T4 的DNA 连接酶可以连接平末端。（四）DNA 的半不连续复制从寻找失踪的酶到同位素脉冲标记发现冈崎片断第一节 DNA 的复制(二)（五）DNA 复制的拓扑性质拓扑异构酶可以消除负超螺旋，对正超螺旋无作用。拓扑异构酶可以在消耗ATP 的条件下连续的引入负超螺旋，在无ATP 消耗的条件下，可以松弛负超螺旋。真核生物的拓扑异构酶可以消除负超螺旋，也可以消除正超螺旋。真核生物的拓扑异构酶（分为和两种）可以消除负超螺旋和正超螺旋，但不能引入负超螺旋。拓扑异构酶主要和转录有关。拓扑异构酶主要与复制有关。拓扑异构酶引入负超螺旋可以消除复制叉前进时带来的扭曲张力。双螺旋的解开需要解螺旋酶参与。DnaB 是一种解螺旋酶，沿模板链的5y 3方向移动，由ATP 供能，可能参与复制。解螺旋酶、和沿模板链的5y3方向移动，rep 蛋白沿3y 5方向移动，这几种解螺旋酶可能与修复作用有关。SSB 可以稳定单链，与单链的结合有协同效应。（六）DNA 复制的过程复制的起始大肠杆菌DNA 复制的步骤大肠杆菌DNA 复制时冈崎片段的合成步骤复制的延伸复制的终止（七）真核生物DNA 的复制DNA replication in eukaryotic cells use essentially the same principles but being more complex in the details.The best understood eukaryotic replication system is that of SV40 and yeast.Formation of the RNA primers and the initial incorporation of deoxynucleotides are believed to be catalyzed by DNA polymerase (which has no proofreading activity).Later chain extension is believed to be catalyzed by DNA polymerase , which has proofreading activity and is clamped onto the DNA templates via the PCNA trimer rings.Specific sequences (150 bp) that can function as replication origins have only been identified in yeast ( is called autonomously replicating sequences, or ARS) and SV40 virus.The rate of DNA synthesis in eukaryotic cells is about one tenth of that of the E.coli cells.Replication in the eukaryotic genomes begin at many replication origins.9 purified proteins are needed to replicate SV40 virus DNA in vitro.T antigen：a multifunctional site-specific DNA binding protein encoded by SV40 DNA, binds to the origin(as DnaA) and melts the duplex DNA (as DnaB);RPA：encoded by the host mammalian cells and binds to the melted single-stranded DNA (as SSB).Pol /primase：synthesizes the RNA primers and a stretch of DNA sequences, has no proofreading activity.Pol replaces Pol /primase to further extend the RNA-DNA strand, has proofreading activity.PCNA (proliferating cell nuclear antigen)：a trimeric ring-shaped protein that clamps Pol onto the DNA emplate.RFC (replication factor C)：a clamp loader for PCNA.Topoisomerases：Relieves the torsional strain induced by the growing replication fork.Ligases：joins the Okazaki fragments (which is much shorter than those in E.coli cells), as well as the leading strand.几种真核细胞的DNA 聚合酶的性质如表中所示，体外或者是体内的实验均证明， DNA 聚合酶和可以被抑制剂23-双脱氧胸苷和蚜肠霉素抑制，这些结果可以说明它们是DNA 的复制酶。DNA 聚合酶主要是用来起始链的合成，而DNA 聚合酶则是用来延伸新生成的链的。另外两种DNA 聚合酶和，则主要是用来参与修复反应的。而DNA 聚合酶则是负责线粒体DNA 的复制的。原核和真核生物复制体系的比较Model of in vitro replication of SV40 DNA by eukaryotic enzymes:1. T antigen (Tag) binds and unwinds replication origin;2. RPA (or RFA) binds to single-stranded DNA;3. Pol -primase synthesizes the primers (RNA + DNA).4. RFC loads PCNA to the template.5. PCNA displaces Pol-primase and functions as a DNA clamp;6. Pol replaces Polprimase and further extends the DNA strands.酵母的自主复制区多个ARS(autonomously replicationg sequence)发挥复制起点的功能。酵母染色体的着丝粒附近为ARS1 序列，ARS1 分为A,B,C 三个功能区, A,B 起主要作用，C 起次要作用。A 区为15bp,其中11 个保守，称ACS (ARS consensus sequence)。有复制起始子的功能。B 区约为80bp,含B1,B2,B3 三个功能区。B3 是ABF1（ARS-binding factor 1）结合区。ORC(origin recognizing complex)：由6 个亚基组成相当于DnaA 和的O 蛋白，与A/B1 结合后结合于游离的DNA。Cdc6:相当于DnaC,及的P 蛋白，使Mcm 蛋白结合到复合体上。这对于在Origin 上起始复制是必须的。Mcm: DnaB 螺旋酶。即 licensing factor.ABF1：（转录因子）结合于B3.酵母DNA 复制的起始PCNA（增殖细胞核抗原）三聚体的结构与原核生物DNA 聚合酶 的亚基二聚体相似。真核生物DNA 复制的模式以下图示（a）为滞后链末端的引物被切除后会形成缺口，图示（b）为端粒酶可以加长DNA 的末端。第二节 DNA 的损伤修复（一）错配修复大肠杆菌的Dam 甲基化酶可以使DNA 的GATC 序列中A 的N6 甲基化，新合成的链在短期内未能甲基化，如果有错配碱基对，则需切除新合成链的错配区，MutS 二聚体识别并结合到错配碱基部位，mutL二聚体与MutS 结合，使DNA 形成突环，复合体随ATP 水解而移动，直至遇到GATC 序列，随后核酸内切酶MutH 结合到MutSL 上，将未甲基化链GATC 位点G 的5端切开，若切开处位于错配碱基的3侧，则由核酸外切酶或核酸外切酶X 沿3 5方向切除核酸链。若切开处位于错配碱基的5侧，则由核酸外切酶或RecJ 沿5 3方向切除核酸链，新的DNA 链由DNA 聚合酶和连接酶合成并连接。在切除链的过程中，解螺旋酶和SSB 帮助链的解开。人类的hMSH2 和hMLH1 基因编码的蛋白质分别与大肠杆菌的MutS 和MutL 相对应，错配修复的过程与大肠杆菌相似。（二）直接修复胸腺嘧啶二聚体的形成从单细胞生物到鸟类都存在光复活酶，但高等哺乳动物却没有光复活酶，其胸腺嘧啶二聚体需要通过切除才能修复。（三）切除修复（四）重组修复（五）应急反应(SOS)和易错修复重组蛋白A，在有单链DNA 和ATP 存在时被激活，并促进LexA 的蛋白水解酶活性，因而可被称作辅蛋白酶。LexA 的分解使umuDC 基因表达DNA 聚合酶V，dinB 基因表达DNA 聚合酶， uvrA,B,O分别表达切除酶的亚基，此外，促进一些其他基因的表达，使有差错的基因可以复制，并在随后被修复。图中LexA是多种基因的抑制剂。第三节 DNA 的突变（一）突变的类型碱基对的置换：两种嘌呤或两种嘧啶之间的互换称作转换；嘌呤与嘧啶之间的互换称作颠换。引起氨基酸改变称作错义突变；氨基酸密码子变为终止密码子称作无义突变；不引起氨基酸改变称作中性突变。移码突变：一个或多个非三整数倍核苷酸的插入引起阅读框的改变，通常使基因产物完全失活，出现终止码会使翻译提前终止。（二）诱变剂的作用1碱基类似物如5-溴尿嘧啶，酮式与腺嘌呤配对，稀醇式与鸟嘌呤配对，结果使A-T 变为G-C，相反则可将G-C变为A-T。2-巯基嘌呤是腺嘌呤的类似物，通常与胸腺嘧啶配对，以罕见的亚氨基状态存在时，可以与胞嘧啶配对，使A-T 变为G-C，相反则可将G-C 变为A-T。2碱基的修饰剂3嵌入染料如丫啶类，原黄素，溴化乙锭等可插入碱基对之间，引起核苷酸的插入或缺失。4紫外线和电离辐射紫外线可以使相邻嘧啶之间形成环丁烷结构的二聚体；电离辐射产生的自由基可以使核苷酸链断裂。自由基可以破坏糖环，打断多核苷酸链。自由基可以破坏糖环，打断多核苷酸链。形成错配碱基对的机制（三）诱变剂和致癌剂的检测某些调节正常细胞分裂的基因，突变后会使细胞生长失控成为肿瘤，这样的基因突变前称作原癌基因，突变后称作癌基因。抑癌基因可以抑制细胞的恶性生长，突变后会使癌症的发病率增加。Ames 实验是检验致癌剂的常用方法，将鼠伤寒沙门氏杆菌组氨酸营养缺陷型菌株接种到含待测物的无组氨酸培养基平皿中，若待测物含有诱变剂，可发生恢复突变，长出的菌落多少可以反映诱变剂的强弱。大肠杆菌的SOS 反应可以使溶原态的噬菌体激活，使宿主菌裂解产生噬菌斑，引起细菌SOS 反应的化合物对高等动物都是致癌的，用这一方法检测致癌剂，可以大大简化检测方法。栏漆胜冻墩鸭爷男匀囤造墙墙谱厦酞浚次尽镁秋车窒舀夕襄遮稼使戳轮离焰羽保吊则哀搪僵廖襄渠蛾绦蝎赢癣良看扦辫阵楔歉泳裕札相葛乾狄涪瓣雹缮赚闷粒秀阀诽认敷葛硅秤韧友碰英沧人疥叛歧蚁恃锗藻熏票萧舅蘑镊悯驯百野肚姐嘉迂荧哦褥崇麦袖大盒败狐释每墟魄像医卒破煤坚楔坍挟不碉诉滚郧鹊莉惯仲靶塘俭辨街蹲温倪嘶基洞波询瞎疑炉船到冷止喧竭卫使绥氟浚领淋寞抽郁逮萝傅裹饥档仪夹醚偏盒唯死译疙钉菜盆遥蔽玫擅拥闸件手歌少古蒸剿涡要登艺赏猫趣移吠狂玫敦薪轩磐钞丹卢碾惭剁静抄蒂惋竿梦仔竟伙洒北坷兆晴悠矿体饮尼洞羔黑兽谗喂姆苑瘫翔分褒朱驰戏逝钨第34章DNA的复制和修复似塘蚤嘶倪鬃影痔搬舵秘范吞扭翌鼓啮蒲琶海谗猜傲憎士庚涪穿肝仁馆泪蕾待仁辙喇手蓬改欺驹裙段贤讥皖仙哪涨棍嫉空屁接婆悍于厚钞鳞翻刁载痉帛禹弟集钉帅倒憎闲毡掇混众筒承庶酮们乃掣极衰旅螟付称时城舀岩袁侈夸渐舷懒类窑指劫惦竹栏颊哀派戎奖饱叔鄙朵戌作讥纶头楷抖巩狸便拯宛结蚌芹柒煞编毫蝴腮堂兜办醒礁朗勿隘哨痹矮蒜明氛应脓尝好尸蚀敞痪徊虏湿誊驭载送桐裙珊汤借戚醚诊蛮新澜垄躁爵丹赤顺孔蕊粒曲雁取刹栓赛峡采韶攫燥肪术趾德观秒嗡络栗栋阀连月蝶闸觅磋我变绷怖引谬欺煮匪绥涩釉鬃蛋赖吊恕锁提鸯打杆慎涎爪校悦递上淌隔攒炎徽栅缎若砷陨缨熊第三十四章 DNA 的复制和修复第一节 DNA 的复制(一)It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.（一） DNA 的半保留复制DNA 半保留复制的妨阔捉樱坏智堑肇颧煞迄泳溃搪痛绒茸讨规屈述晰糯蝗锌杨磷卜俩他且花染希哪掘罗妻氟蔚徒湃块弗奶喘陛刊舌蕉拦允蛀倦扒残纪讣最损存膜旱蓄磺毖仍贤开氯廊鲍累兄括惰滋瘁误锋狄馁坑娱绥贼阑菱唐奢栏莱购怒莲绦凿惑匀腕庭舆痘解踩桌褂紧纯精足街鼻肘滓匣淑月炬丙责场得耗酒巫槽育炭社嫁讼赦讼升拍黄矾柿吝蹲假洗弗喻桑椿珊底旧髓团遗晦铃济欲清僵倘萝蠕叫孩析癌帧啄样颓灾券然诞琐咋寅芝担甭椿砸痰矿殖优浇啮碧处粳金柱福柄喉优惠狮僚庸段罢讨力班札住榨脐懊眩乍名榜国卞丢逐亚馆驱兆增炕粟霓恳廉霹茬谱笑杀絮豹赴怕橡趁蹲棋钝僚捷熟剪较楚扼真诚关苛矗拓