DNA修复Repair刘章锋.ppt

2.5 DNA的修复 本节主要内容： 1.错配修复 2.切除修复 3.重组修复 4.DNA的直接修复 5.SOS系统 DNA存储着生物体赖以生存和繁衍的遗传 信息，维护DNA分子的完整性对细胞至关 紧要； n修复DNA损伤的能力是生物能保持遗传稳定性 所在； nDNA分子的变化并不是全部都能被修复成原样 的，因此生物才会有变异、有进化。 DNA损伤修复的重要性 一、DNA的损伤（突变） 由自发的或环境的因素引起DNA一级结构的任何异常的改变称为 DNA的损伤，也称为突变（mutation）。 （一）引起突变的因素： 1自发因素：(1)自发脱碱基：每日可达近万个核苷酸残基。 (2)自发脱氨基：每日可达几十到几百个核苷酸残基。 (3)复制错配：发生频率较低。 2物理因素：由紫外线、电离辐射等，嘧啶二聚体，引起复制障碍。 3化学因素：(1)脱氨剂、(2)烷基化剂、(3)DNA加合剂 、(4)碱基类 似物 （二）（二）DNADNA突变的类型：突变的类型： 2.5.1错配修复mismatch repair ：错配修复系统受甲基化的引导 l保存母链，修正子链。 lDNA腺苷酸甲基化酶(Dam）: lDNA中的GATC seq.,为m6A甲基化敏感位点 l在DNA复制与子链甲基化间有一段延迟，修复系统寻找错配并对未甲 基化的子链进行矫正。 该系统识别母链的依据来自Dam甲基化酶，它能使位 于5GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。一旦复制叉通 过复制起始位点，母链就会在开始DNA合成前的几秒 种至几分钟内被甲基化。 只要两条DNA链上碱基配对出问题，错配修复系统就 会根据“保存母链，修正子链”的原则，找出错误碱基 所在的DNA链，并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟 苷酸的5位置切开子链，再启动特定的修复途径，合 成新的子链片段。 7 扫描新生链中错配碱基 识别新生链中非 m6A 的GATC序列 酶切含错配碱基的新生DNA区段 修复过程 昂贵的代价用于保证DNA的准确性 MutL/MutS 扫描识别错配碱 基和邻近的GATC序列切点 甲基化GATC中G的5侧MutH 切开非甲基化的子链 外切核酸酶切割切点的5端（错配碱基在切点的5端） -3端（-3端） 2.5.2 碱基切除修复 （Base-excision repair） 所有细胞中都带有能识别受损核酸位点的不同的 糖苷水解酶，能特异性切除受损核苷酸上的N- 糖苷键，形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位 点。 10 1、碱基切除修复：切出小段DNA 的损伤 一些碱基在自发或悠变下会发生脱酰胺，然后改变配对性质 ，造成氨基转换突变 l腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对 l鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对 l胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对 先产生无碱基位点（AP位点），产生单核苷酸切口（AP核酸内切酶 ），然后磷酸二脂酶除去糖基。 AP endonucleaseAP endonuclease 2、核苷酸切除修复： l矫正更为严重的损伤 核苷酸切除 修复 大肠杆菌短修复：受损核苷酸造成链的扭曲。 1）通过特异的核酸内切酶识别损伤部位 2）由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸 3） DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链 4）DNA连接酶将切口补平 这是一种越过损伤部位进行修复的途径。重组修复（ recombinational repair）是对尚未修复的损伤 DNA先 复制再修复，又称复制后修复。 以胸腺嘧啶二聚体为例，含有二聚体的DNA仍可进 行复制，但复制到二聚体时要暂停一下，然后越过此处障 碍，在二聚体的后面又以未知的机制开始复制，这种起始 复制可能不需引发。 这样在合成的子链上留下一个大缺口，而其互补链 则复制成完整的双链。然后由完整双链中的母链与带缺口 的子链发生重组。 2.5.3 重组修复（recombination repair ) 重组修复Recombination Repair 2.5.4 DNA的直接修复 （direct repair） 生物体内还存在DNA损伤直接修复而并不需要切 除碱基或核苷酸的机制。 DNA光解酶（photolyase）能把在光下或经紫外光 照射形成的环丁烷胸腺嘧啶二体及6-4光化物（6 -4-photoproduct）还原成为单体。 16 其修复过程为： l光复活酶（photo-lyase)识别嘧 啶二聚体并与之结合形成复合物 在300600nm可见光照射下， 酶获得能量，将嘧啶二聚体的丁 酰环打开，使之完全修复 光复活酶从DNA上解离。 2.5.6 SOS修复： 这是一种在DNA分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制 时出现的修复机制，以SOS借喻细胞处于危急状态。 损伤诱导一种特异性较低的新的DNA聚合酶，以及重组酶等的产生 。 由这些特异性较低的酶继续催化损伤部位DNA的复制