DNA的损伤和修复学习教案

会计学1DNA的损伤和修复的损伤和修复DNA 的损伤和修复的损伤和修复Mutagen (诱变剂）诱变剂）完全修复完全修复DNA 损伤损伤碱基的化学反应碱基的化学反应损伤的修复损伤的修复不能有效修复不能有效修复不完全修复不完全修复凋亡畸变回复正常2第1页/共53页3第2页/共53页一、DNA损伤的因素及其机制4第3页/共53页返回目录返回目录返回主页返回主页5第4页/共53页6第5页/共53页7第6页/共53页8第7页/共53页1、碱基类似物（碱基类似物（Base analog）2-氨基嘌呤氨基嘌呤2-Amino purine5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶5-Bromine Uracil OO BrNH2是指与DNA正常碱基结构类似的化合物,在DNA复制时掺入并与互补链上碱基配对,从而引起碱基对的置换.9第8页/共53页5-BrU: G: A 烯醇式烯醇式enolenolBrOHHOBr 酮式酮式KetoKetoHOAGCTTCCTATCGAAGGATAGCTBCCTATCGAAGGAT酮式5-BrU的渗入AGCTBCCTATCGAAGGATAGCTCCCTATCGAGGGAT第二轮复制ATGC 转变转变AGCTBCCTATCGAGGGATAGCTTCCTATCGAAGGAT第一轮复制酮式到稀醇式的转变烯醇式渗入为烯醇式渗入为 GCAT 转变转变10第9页/共53页 2、 碱基的化学修饰剂碱基的化学修饰剂又称化学突变剂：指对又称化学突变剂：指对DNADNA链中的碱基的修饰链中的碱基的修饰, ,改变其配对性改变其配对性质质, ,进而改变进而改变DNADNA结构的化合物结构的化合物. . 亚硝酸（亚硝酸（nitrous acid HNOnitrous acid HNO2 2） 羟氨（羟氨（hydroxylamine HAhydroxylamine HA） 甲磺酸乙酯（甲磺酸乙酯（ethyl mathanesulfonate EMSethyl mathanesulfonate EMS） N-N-甲基甲基-N-N- -硝基硝基-N-N-亚硝基胍亚硝基胍 （N-mathyl-NN-mathyl-N-nitro-N-nitrosoguanidion NNG-nitro-N-nitrosoguanidion NNG）11第10页/共53页 （a）亚硝酸修饰G、C、A；（b）羟基修饰C；（c）甲基磺酸乙酯修饰T（引自Russell,1992）. 12第11页/共53页3 3、嵌入染料对、嵌入染料对DNADNA的损伤作用的损伤作用吖啶橙吖啶橙 (Acridine Orange (Acridine Orange AO) ) 扁平染料分子扁平染料分子溴化乙锭溴化乙锭 (Ethidium Bromide (Ethidium Bromide EB ) )-ATTTTTCG -TAAAAAGC-A TTTCG -T AAAGC-TAO T-AT EB TTTTCG-TA分子插入分子插入AOEB-ATTTCG -TAAAGC-ATXTTTTCG-TAX AAAAGC-XAAAAGC-结果产生移框突变结果产生移框突变13第12页/共53页14第13页/共53页15第14页/共53页16第15页/共53页 DNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)。发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。 1. 转换发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。 2. 颠换（二）错配（二）错配17第16页/共53页镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) 亚基亚基N-val his leu thr pro val glu C 肽链肽链CAC GTG基因基因正常成人正常成人Hb (HbA)亚基亚基N-val his leu thr pro glu glu C 肽链肽链CTC GAG基因基因18第17页/共53页19第18页/共53页20第19页/共53页21第20页/共53页22第21页/共53页1）、酶学光复活（）、酶学光复活（photo reactivation ）-TT-AA- PR PR-TT-AA-TT-AA-可见光激活可见光激活识别-TT-AA-释放23第22页/共53页烷基化碱基可以直接修复24第23页/共53页嘌呤插入酶嘌呤插入酶K+25第24页/共53页26第25页/共53页27第26页/共53页酶和蛋白质酶和蛋白质DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶(二)、切除修复按照产物的不同可以分：碱基切除修复、核苷酸切除修复28第27页/共53页29第28页/共53页30第29页/共53页31第30页/共53页32第31页/共53页2）. 核苷酸切除33第32页/共53页34第33页/共53页35第34页/共53页（三） 重组修复36第35页/共53页 重组修复重组修复 ( (链转移修复链转移修复) ) 复制后修复复制后修复 容易出错容易出错 RecA, DNApolymerae ligase二聚体后起始二聚体后起始 RecA 聚合酶、连接酶聚合酶、连接酶重组修复后的损伤位点可重组修复后的损伤位点可由其它机制进一步修复由其它机制进一步修复37第36页/共53页DNA mismatch+ - A- -C-DNApol (= 10-8)经第二次校正经第二次校正= 10-11错配修复系错配修复系统统(MRSMismatch RepairSystem)错配修复错配修复:碱基切除修复的一种特殊形式碱基切除修复的一种特殊形式. 使复制的保真性提高使复制的保真性提高102103倍倍（四）、错配修复38第37页/共53页错配修复系统（错配修复系统（Mismatch repair system）DNA polymeraseHelicase SSB 外切核酸酶外切核酸酶 (和和) 连接酶连接酶MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits mutH, L, S 扫描新生链中错配碱基扫描新生链中错配碱基识别新生链中非识别新生链中非 m6A 的的GATC序列序列酶切含错配碱基的新生酶切含错配碱基的新生DNA区段区段 （1 1）组成）组成39第38页/共53页 DNADNA合成过程中的甲基化变化合成过程中的甲基化变化DNA中的中的GATC(palindromic seq.)为为m6A甲基化敏感位点甲基化敏感位点平均每平均每2kb左右有一左右有一GATC seq.错配修复系统受甲基化的引导错配修复系统受甲基化的引导40第39页/共53页 甲基化程度的差异甲基化程度的差异a、MutH/MutS 扫描识别错配扫描识别错配 碱基和邻近的碱基和邻近的GATC序列序列 切点甲基化切点甲基化GATC中中 G的的5侧侧 DNA helicase II, SSB, exonuclease I去除包括错去除包括错 配碱基的片段配碱基的片段 DNA polymerase III 和和 DNA ligase 填充缺口填充缺口昂贵的代价用于保证昂贵的代价用于保证DNADNA的准确性的准确性（2 2） 修复过程修复过程 41第40页/共53页（五）（五）. . 易错修复（易错修复（SOSSOS修复修复 SOS repairSOS repair） “SOS”是国际上通用的紧急呼救信号。SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复(errorprone repair)，使细胞有较高的突变率。 此系统由十几个修复蛋白组成。调控蛋白LexA参与此系统的启动。42第41页/共53页（2） SOS 修复机制修复机制 SOS 修复无模板指导的修复无模板指导的DNA复制复制 大剂量的紫外线照射，大量的二聚体产生大剂量的紫外线照射，大量的二聚体产生 SOS系统诱导，错误潜伏的复系统诱导，错误潜伏的复制超越二聚体而进行制超越二聚体而进行错误碱基错误碱基43第42页/共53页 SOS 修复只是修复只是SOS反应的一部分反应的一部分 RecA在在SOS反应反应反应中起核心作用反应中起核心作用 RecA与与LexA组成调组成调控环路控环路DNA 损伤损伤 SOS RecA RecA受受LexALexA的的部分抑制部分抑制44第43页/共53页RecA-P; 三种功能三种功能a、 DNA 重组活性重组活性b、 与与S.S. DNA结合活性结合活性c、 少数蛋白的少数蛋白的proteinase活性活性当当DNA正常复制时正常复制时（无复制受阻，无（无复制受阻，无DNA损伤，损伤， 无无TT dimer） RecA-p不表现不表现proteinase活性活性45第44页/共53页当当DNA复制受阻复制受阻/ DNA damaged细胞内原少量表达的细胞内原少量表达的RecA-p与与S.S, DNA结合结合激活激活RecA-p的的proteinase活性活性修复损修复损伤伤LexA-p降解降解RecA-p高效表达高效表达 SOS open46第45页/共53页当当DNA复制度过难关后复制度过难关后SOS repair 是一种错误倾向性极强的修复机制是一种错误倾向性极强的修复机制是进化中形成的是进化中形成的“ 竭尽全力，治病救人竭尽全力，治病救人” 的措施的措施（正常状态下，（正常状态下，SOS是关闭的）是关闭的）RecA-p很快消失很快消失LexA gene onSOS off47第46页/共53页48第47页/共53页49第48页/共53页50第49页/共53页返回目录返回目录返回主页返回主页51第50页/共53页返回目录返回目录返回主页返回主页52第51页/共53页返回目录返回目录返回主页返回主页下一页下一页53第52页/共53页