《分子生物学》研究生课件复制与修复2

1、目录目录基因组复制基因组复制目录目录复制复制(replication) 是以是以DNA为模板的为模板的DNA合成，是基因组的复制过程。在这个过程中，合成，是基因组的复制过程。在这个过程中，亲代亲代DNA作为合成模板，按照碱基配对原则作为合成模板，按照碱基配对原则合成子代分子，其化学本质是酶促脱氧核苷酸合成子代分子，其化学本质是酶促脱氧核苷酸聚合反应。聚合反应。 复制复制亲代亲代DNA子代子代DNA目录目录半保留复制半保留复制(semi-conservative replication)双向复制双向复制(bidirectional replication)半不连续复制半不连续复制(semi-di

2、scontinuous replication) nDNA复制的主要特征复制的主要特征 目录目录一、一、 DNA以半保留方式进行复制以半保留方式进行复制 DNA生物合成时，母链生物合成时，母链DNA解开为两解开为两股单链，各自作为模板股单链，各自作为模板(template)按碱基配按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的细胞的DNA都和亲代都和亲代DNA碱基序列一致。碱基序列一致。这种复制方式称为这种复制方式

3、称为半保留复制半保留复制。n半保留复制半保留复制的概念的概念: :目录目录AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链母链DNA复制过程中形成复制过程中形成的复制叉的复制叉子代子代DNA目录目录按半保留复制方式，子代按半保留复制方式，子代DNA与亲代与亲代DNA A的的碱基序列一致碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的

4、传信息，体现了遗传的保守性保守性。n半保留复制的意义半保留复制的意义: :遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但但不是绝对的不是绝对的。目录目录 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。从一个制。从一个DNA复制起点起始的复制起点起始的DNA复制区域称为复制区域称为复制子复制子(replicon) 。复制子是含有一个复制起点的独。复制子是含有一个复制起点的独立完成复制的功能单位。立完成复制的功能单位。 53oriorioriori5353oriorioriori5355335533目录目录三、三、D

5、NA复制反应呈半不连续特征复制反应呈半不连续特征3 5 3 5 解链方向解链方向3 5 3 3 5 领头链领头链(leading strand)后随链后随链(lagging strand)目录目录 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为这股链称为领头链领头链(leading strand) 。 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为链称为后随链后随链(lagging strand) 。复制中的不连。复制中的不连续

6、片段称为续片段称为岡崎片段岡崎片段(okazaki fragment)。 领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。制的半不连续性。 目录目录DNA复制的酶学和拓扑学变化复制的酶学和拓扑学变化The Enzymology and Topology of DNA Replication目录目录n参与参与DNA复制的物质复制的物质: 底物底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP； 聚合酶聚合酶(polymerase): 依赖依赖DNA的的DNA聚合酶，聚合酶，简写为简写为 DNA-pol； 模板模板(templ

7、ate): 解开成单链的解开成单链的DNA母链；母链； 引物引物(primer): 提供提供3 -OH末端使末端使dNTP可以依次可以依次聚合；聚合； 其他的其他的酶和蛋白质因子酶和蛋白质因子。目录目录(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPiRNA引物引物RNA引物引物子代子代DNA目录目录n聚合反应的特点聚合反应的特点: : DNA 新链生成需新链生成需RNA引物引物和和模板模板； 新链的延长只可沿新链的延长只可沿5 3 方向进行。方向进行。目录目录一、一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合 全称：全称：依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶 (

8、DNA-dependent DNA polymerase) 简称：简称：DNA-pol 活性：活性：1. 53 的聚合活性的聚合活性2. 核酸外切酶活性核酸外切酶活性5 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | | |3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 3 5 外切酶活性外切酶活性: 5 3 外切酶活性外切酶活性:?能切除突变的能切除突变的 DNA片段。片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。能辨认错配的碱基对，并将其水解。n核酸外切酶活性核酸外切酶活性: : 目录目录（二）常见的真核细胞（二）常见的真核细胞DNA

9、聚合酶有聚合酶有5种种DNA-pol 起始引发，有引物酶活性。起始引发，有引物酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。参与低保真度的复制参与低保真度的复制 。在复制过程中起校读、修复和填补缺在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。口的作用。在线粒体在线粒体DNA复制中起催化作用。复制中起催化作用。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 目录目录真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶填填补补引引物物空空隙隙，切切除除修修复复，重重组组延延长长子子链链的的主主要要酶酶，解解螺螺旋旋酶酶活活性性线线粒粒体体DNA复复制制低低保保真真度度的

10、的复复制制起起始始引引发发，引引物物酶酶活活性性功功能能+-3 5 核核酸酸外外切切酶酶活活性性高高高高高高？中中5 3 聚聚合合活活性性25.512.514.04.016.5分分子子量量（kD）DNA-pol填填补补引引物物空空隙隙，切切除除修修复复，重重组组延延长长子子链链的的主主要要酶酶，解解螺螺旋旋酶酶活活性性线线粒粒体体DNA复复制制低低保保真真度度的的复复制制起起始始引引发发，引引物物酶酶活活性性功功能能+-3 5 核核酸酸外外切切酶酶活活性性高高高高高高？中中5 3 聚聚合合活活性性25.512.514.04.016.5分分子子量量（kD）DNA-pol目录目录二、二、DNA聚合

11、酶的碱基选择和校对功聚合酶的碱基选择和校对功能实现复制的保真性能实现复制的保真性 复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能准确传代的基本原理。准确传代的基本原理。 此外还需酶学的机制来保证复制的保真性。此外还需酶学的机制来保证复制的保真性。目录目录遵守严格的碱基配对规律；遵守严格的碱基配对规律；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；复制出错时有即时校对功能。复制出错时有即时校对功能。nDNA复制的保真性至少要依赖三种机制：复制的保真性至少要依赖三种机制：目录目录（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择（一）复制的保真性依赖正确的

12、碱基选择 DNA聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。 氢键准确搭配好后，磷酸二酯键连接。氢键准确搭配好后，磷酸二酯键连接。 错配实验：错配实验： poly(dA)21 poly(dT)20poly(dA)21 poly(dT)20 亚基执行碱基选择功能亚基执行碱基选择功能目录目录（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择 利用利用“错配错配”实验发现，实验发现，DNA DNA polpol 对核苷酸的对核苷酸的参入（参入（incorporationincor

13、poration）具有选择功能。）具有选择功能。 DNA DNA polpol 对嘌呤的不同构型表现不同亲和力，对嘌呤的不同构型表现不同亲和力，因此实现其选择功能。因此实现其选择功能。 目录目录（二）聚合酶中的核酸外切酶活性在复制中辨（二）聚合酶中的核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正认切除错配碱基并加以校正目录目录三、复制中的解链伴有三、复制中的解链伴有DNA 分子分子拓扑学变化拓扑学变化DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把DNA解成单链，它才能起模板作用。解成单链，它才能起模板作用。目录目录（一）多种酶参与（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链状

14、态解链和稳定单链状态理顺理顺DNA链链拓扑异构酶拓扑异构酶 (gyrA, B)稳定已解开的单链稳定已解开的单链单链单链DNA结合蛋白结合蛋白SSB催化催化RNA引物生成引物生成引物酶引物酶DnaG (dnaG)运送和协同运送和协同DnaBDnaC (dnaC)解开解开DNA双链双链解螺旋酶解螺旋酶DnaB (dnaB)辨认起始点辨认起始点DnaA (dnaA)蛋白质（基因）蛋白质（基因）通用名通用名功能功能原核生物复制起始的相关蛋白质原核生物复制起始的相关蛋白质目录目录解螺旋酶解螺旋酶(helicase)利用利用ATP供能，作用于供能，作用于氢键，使氢键，使DNA双链解开成为两条单链。双链解开

15、成为两条单链。引物酶引物酶(primase) 复制起始时催化生成复制起始时催化生成RNA引物的酶。引物的酶。单链单链DNA结合蛋白结合蛋白(single stranded DNA binding protein, SSB) 在复制中维持模板处于单链状在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整态并保护单链的完整。 目录目录108局部解链后局部解链后（二）（二）DNA拓扑异构酶改变拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态超螺旋状态n复制过程正超螺旋的形成：复制过程正超螺旋的形成：目录目录解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成目录目录 既能水解既能水解 、又能连接磷酸二酯键。、又能连接磷酸二酯键。

16、 拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶n拓扑异构酶分类：拓扑异构酶分类：n拓扑异构酶作用特点：拓扑异构酶作用特点：目录目录拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA双链中双链中一股一股链，使链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，闭切口，DNA变为松弛状态变为松弛状态。反应反应不需不需ATP。拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA分子分子两股两股链，断端通过链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。切口旋转使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，连接断端，供能，连接断端， DNA分子进入负超螺旋状态。分子进入负超螺旋状态。n作用机制：作用机制：目录目录四、四、DNA连接酶连接复制

17、中产生的连接酶连接复制中产生的单链缺口单链缺口连接连接DNA链链3 -OH末端和相邻末端和相邻DNA链链5 -P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的邻的DNA链连接成一条完整的链。链连接成一条完整的链。n DNA连接酶连接酶(DNA ligase)作用方式：作用方式：POO-O-OHO5POO-O-O335DNA连接酶连接酶ATPADP5353nDNA连接酶的作用：连接酶的作用：目录目录 DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。作用。 在在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。口作用

18、。 也是基因工程的重要工具酶之一。也是基因工程的重要工具酶之一。n功能：功能：目录目录提供核糖提供核糖3 -OH提供提供5 -P结果结果DNA聚合酶聚合酶引物或延长中的引物或延长中的新链新链游离游离dNTP去去PPi(dNTP)n+1连接酶连接酶复制中不连续的两条单链复制中不连续的两条单链不连续不连续连续链连续链拓扑酶拓扑酶切断、整理后的两链切断、整理后的两链改变拓扑状态改变拓扑状态DNA聚合酶，拓扑酶和连接酶催化聚合酶，拓扑酶和连接酶催化3 ,5 -磷酸二酯键生成的比较磷酸二酯键生成的比较目录目录真核生物DNA复制的过程目录目录真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制真核生物每个染色体有多个

19、起始点，是多复制子复制。子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。激活而不是同步起动。 复制的起始需要复制的起始需要DNA-pol （引物酶活性）和（引物酶活性）和pol （解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子制因子(replication factor, RF)。 一、真核生物复制的起始一、真核生物复制的起始目录目录增殖细胞核抗原（增殖细胞核抗原（proliferation cell nuclear antigen，PCNA）在复制起始和延长中起关键作在复制起始和延长中起关键作用。用。PCNA为同源三聚

20、体，具有与为同源三聚体，具有与E.coli DNA 聚聚合酶合酶的的亚基相同的功能和相似的构象，即形亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环形的可滑动成闭合环形的可滑动DNA夹子，在夹子，在RFC的作用下的作用下PCNA结合于引物模板链；并且结合于引物模板链；并且PCNA使使pol获得持续合成能力。获得持续合成能力。PCNA水平也是检验细胞增水平也是检验细胞增殖的重要指标。殖的重要指标。目录目录 DNA-pol 和和pol 分别兼有解螺旋酶和引物酶活分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。在复制叉及引物生成后，性。在复制叉及引物生成后，DNA-pol 通过通过PCNA的协同作用，逐步取代的协同作用，逐步

21、取代pol ，在，在RNA引物引物的的3 -OH基础上连续合成领头链。随从链引物也基础上连续合成领头链。随从链引物也由由pol 催化合成。然后由催化合成。然后由PCNA协同，协同，pol 置换置换pol ，继续合成，继续合成DNA子链。子链。 二、真核生物复制的延长发生二、真核生物复制的延长发生DNA聚合酶聚合酶/转换转换目录目录 发生发生DNA聚合酶聚合酶 / 转换的原因是转换的原因是Pol 不具备不具备持续合成能力持续合成能力。DNA聚合酶聚合酶 / 转换转换目录目录 在复制叉同时合成前导链和后随链在复制叉同时合成前导链和后随链目录目录复复制制过过程程简简图图目录目录3 5 5 3 领头链

22、领头链3 5 3 5 亲代亲代DNA后随链后随链引物引物核小体核小体三、真核生物三、真核生物DNA合成后立即组装成核小体合成后立即组装成核小体目录目录 切除引物、填补空缺、连接切口切除引物、填补空缺、连接切口 原核生物基因是环状原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段，双向复制的复制片段在复制的终止点在复制的终止点(ter)处汇合。处汇合。oriter E.coli8232 ori terSV40500复制的终止复制的终止目录目录5 5 5 RNA酶酶OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶n 子链中的子链中的RNA引物被取代引物被取代目录

23、目录染色体染色体DNA呈线状，复制在末端停止。呈线状，复制在末端停止。复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接。复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接。染色体两端染色体两端DNA子链上最开始复制的子链上最开始复制的RNA引物引物，去除后留下空隙。，去除后留下空隙。四、端粒酶参与解决染色体末端复制问题四、端粒酶参与解决染色体末端复制问题5 3 3 5 5 3 3 5 +5 3 3 3 3 5 5 目录目录可能出现问题：可能出现问题：染色体线性染色体线性DNADNA复制一次就会缩复制一次就会缩 短短一次。一次。事实上：事实上：染色体线性染色体线性DNADNA虽经多次复制，但不会虽经多次复制，但不会

24、越越来越短。来越短。原因原因：真核生物染色体线性真核生物染色体线性DNADNA分子末端具有分子末端具有 端端粒和端粒酶。粒和端粒酶。目录目录目录目录20092009年年1010月月5 5日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，将将20092009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白家伊丽莎白布莱克本、卡萝尔布莱克本、卡萝尔格雷德和杰格雷德和杰克克绍斯塔克，以表彰他们绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的酶是如何保护染色体的”。 目录目录 端粒端粒(telomere)指真核生物染色体线性指真核生物染色体

25、线性DNA分子末端的结构。分子末端的结构。功能功能 维持染色体的稳定性维持染色体的稳定性 维持维持DNA复制的完整性复制的完整性结构特点结构特点 由末端由末端DNA序列和蛋白质构成。序列和蛋白质构成。 末端末端DNA序列是序列是富含富含T T、G G碱基的短序列的多碱基的短序列的多次重复。次重复。TTTTGGGGTTTTGGGG目录目录端粒（端粒（telomeres）由富含由富含TG的重复序列组成。的重复序列组成。人的端粒重复序列为人的端粒重复序列为5-(TnGn)x-3 。目录目录端粒酶端粒酶(telomerase)端粒酶端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR)端

26、粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1)端粒酶逆转录酶端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT) n组成：组成：目录目录端粒酶（端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白（是一种核糖核蛋白（RNP），），由由RNA和蛋白质组成。和蛋白质组成。端粒酶以自己的端粒酶以自己的RNA组分作为模板，以染色体的组分作为模板，以染色体的3 端端ssDNA为引物，将端粒序列添加于染色体的为引物，将端粒序列添加于染色体的3 端。端。这些新合成的这些新合成的DNA为单链为

27、单链。目录目录n端粒酶催化作用的爬行模型端粒酶催化作用的爬行模型 目录目录DNADNA聚合酶复制子链聚合酶复制子链进一步加工进一步加工目目 录录目录目录真核所有染色体真核所有染色体DNA复制仅仅出现在细胞复制仅仅出现在细胞周期的周期的S期期，而且只能复制一次。，而且只能复制一次。五、真核生物染色体五、真核生物染色体DNA在每个细胞周在每个细胞周期中只能复制一次期中只能复制一次目录目录DNA损伤与修复损伤与修复 DNA Damage and Repair目录目录 各种体内外因素所导致的各种体内外因素所导致的DNA组成与结构的组成与结构的变化称为变化称为DNA损伤（损伤（DNA damage） 其

28、一，其一，DNA的结构发生永久性改变，即的结构发生永久性改变，即突变突变其二，其二，导致导致DNA失去作为复制和失去作为复制和/或转录或转录的模板的功能的模板的功能 DNA损伤的后果损伤的后果:目录目录生物多样性依赖于：生物多样性依赖于：DNADNA突变突变DNADNA修复修复平衡平衡目录目录DNA损伤损伤DNA Damage第一节第一节目录目录一、多种因素通过不同机制一、多种因素通过不同机制导致导致DNA损伤损伤（一）体内因素（一）体内因素 DNA复制错误复制错误 DNA自身的不稳定性自身的不稳定性 机体代谢过程中产生的活性氧机体代谢过程中产生的活性氧目录目录（二）体外因素（二）体外因素 物

29、理因素物理因素 化学因素化学因素 生物因素生物因素目录目录n物理因素：物理因素：紫外线紫外线(ultra violet, UV)、各种辐射、各种辐射 UV目录目录n化学因素：化学因素：自由基导致的自由基导致的DNADNA损伤损伤碱基类似物导致的碱基类似物导致的DNADNA损伤损伤 碱基修饰剂、烷化剂导致的碱基修饰剂、烷化剂导致的DNADNA损伤损伤 嵌入性染料导致的嵌入性染料导致的DNADNA损伤损伤 n生物因素：生物因素：病毒病毒目录目录二、二、DNA损伤有多种类型损伤有多种类型碱基脱落碱基脱落碱基结构破坏碱基结构破坏嘧啶二聚体形成嘧啶二聚体形成DNA单链或双链断裂单链或双链断裂DNA交联交

30、联目录目录DNA损伤可导致损伤可导致碱基置换碱基置换缺失缺失 插入插入 转换转换颠换颠换目录目录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n镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人目录目录缺失、插入和框移突变造成蛋白质氨基酸排列顺缺失、插入和框移突变造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变序发生改变 缺失：缺失：一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从D

31、NA大分子大分子上消失。上消失。 插入：插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到入到DNA大分子中间。大分子中间。 缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致框移突变框移突变 (移码突变）。移码突变）。 框移突变框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。 目录目录谷谷 酪酪 蛋蛋 丝丝5 G C A G U A C A U G U C 丙丙 缬缬 组组 缬缬正常正常5 G A G U A C A U G U C 缺失缺失Cn缺失引起框移突变：缺失引起框移突变：目录目录D

32、NA损伤的修复损伤的修复The repair of DNA damage第二节第二节目录目录 DNADNA修复（修复（DNA repairDNA repair）是指纠正）是指纠正DNADNA两条单两条单链间错配的碱基、清除链间错配的碱基、清除DNADNA链上受损的碱基或链上受损的碱基或糖基、恢复糖基、恢复DNADNA的正常结构的过程。的正常结构的过程。 DNADNA修复是机体维持修复是机体维持DNADNA结构的完整性与稳结构的完整性与稳定性，保证生命延续和物种稳定的重要环节。定性，保证生命延续和物种稳定的重要环节。目录目录常见的常见的DNA损伤修复途径损伤修复途径 修复途径修复途径 修复对象修

33、复对象 参与修复的酶或蛋白参与修复的酶或蛋白光复活修复光复活修复 嘧啶二聚体嘧啶二聚体 光复活酶光复活酶碱基切除修复碱基切除修复 受损的碱基受损的碱基 DNADNA糖基化酶、无嘌呤嘧啶核酸内切酶糖基化酶、无嘌呤嘧啶核酸内切酶核苷酸切除修核苷酸切除修复复 嘧啶二聚体、嘧啶二聚体、DNADNA螺螺旋结构的改变旋结构的改变 大肠杆菌中大肠杆菌中UvrAUvrA、UvrBUvrB、UvrCUvrC和和UvrDUvrD，人人XPXP系列蛋白系列蛋白XPAXPA、XPBXPB、XPCXPGXPCXPG等等错配修复错配修复 复制或重组中的碱基复制或重组中的碱基配对错误配对错误 大肠杆菌中的大肠杆菌中的Mut

34、HMutH、MutLMutL、MutSMutS，人，人的的MLH1MLH1、MSH2MSH2、MSH3MSH3、MSH6MSH6等等重组修复重组修复 双链断裂双链断裂 RecARecA蛋白、蛋白、KuKu蛋白、蛋白、DNA-DNA-PKcsPKcs、XRCC4XRCC4损伤跨越修复损伤跨越修复 大范围的损伤或复制大范围的损伤或复制中来不及修复的损伤中来不及修复的损伤 RecARecA蛋白、蛋白、LexALexA蛋白、其他类型蛋白、其他类型DNADNA聚合酶聚合酶目录目录一、有些一、有些DNA损伤可以直接修复损伤可以直接修复 嘧啶二聚体的直接修复嘧啶二聚体的直接修复 烷基化碱基的直接修复烷基化碱

35、基的直接修复 无嘌呤位点的直接修复无嘌呤位点的直接修复 单链断裂的直接修复单链断裂的直接修复目录目录n嘧啶二聚体的直接修复嘧啶二聚体的直接修复目录目录n烷基化碱基的直接修复烷基化碱基的直接修复目录目录n无嘌呤位点的直接修复无嘌呤位点的直接修复pDNADNA嘌呤插入酶嘌呤插入酶能催化游离嘌呤碱基或脱氧核苷与能催化游离嘌呤碱基或脱氧核苷与DNADNA嘌呤缺如部位重新生成糖苷共价键，导致嘌呤碱嘌呤缺如部位重新生成糖苷共价键，导致嘌呤碱基的直接插入。具有很强的基的直接插入。具有很强的专一性专一性。n单链断裂的直接修复单链断裂的直接修复pDNADNA连接酶连接酶能够催化能够催化DNADNA双螺旋结构中一

36、条链上缺口双螺旋结构中一条链上缺口处的处的5 5 - -磷酸基团与相邻片段的磷酸基团与相邻片段的3 3 - -羟基之间形成磷酸二羟基之间形成磷酸二酯键，从而直接参与部分酯键，从而直接参与部分DNADNA单链断裂的修复，如电单链断裂的修复，如电离辐射所造成的切口。离辐射所造成的切口。目录目录二、切除修复是最普遍的二、切除修复是最普遍的DNA损伤修复方式损伤修复方式 碱基切除修复碱基切除修复 核苷酸切除修复核苷酸切除修复目录目录n碱基切除修复碱基切除修复（base excision repair） 识别水解识别水解：DNADNA糖基化酶特异性识别糖基化酶特异性识别DNADNA链中已受链中已受损的碱

37、基并将其水解去除，产生一个无碱基位点；损的碱基并将其水解去除，产生一个无碱基位点； 切除切除：在此位点的：在此位点的5 5 端，无碱基位点核酸内切酶将端，无碱基位点核酸内切酶将DNADNA链的磷酸二酯键切开，去除剩余的磷酸核糖部链的磷酸二酯键切开，去除剩余的磷酸核糖部分；分； 合成合成：DNADNA聚合酶在缺口处以另一条链为模板修补合聚合酶在缺口处以另一条链为模板修补合成互补序列；成互补序列； 连接连接：由：由DNADNA连接酶将切口重新连接，使连接酶将切口重新连接，使DNADNA恢复恢复正常结构正常结构目录目录目录目录n核苷酸切除修复核苷酸切除修复（nucleotide excision r

38、epair） 首先，由一个酶系统识别首先，由一个酶系统识别DNADNA损伤部位；损伤部位； 其次，在损伤两侧切开其次，在损伤两侧切开DNADNA链，去除两个切口之间的链，去除两个切口之间的一段受损的寡核苷酸；一段受损的寡核苷酸； 再次，在再次，在DNADNA聚合酶作用下，以另一条链为模板，合聚合酶作用下，以另一条链为模板，合成一段新的成一段新的DNADNA，填补缺损区；，填补缺损区； 最后由连接酶连接，完成损伤修复。最后由连接酶连接，完成损伤修复。目录目录E.coli的的NER主要由主要由4种种蛋白质组成：蛋白质组成：UvrAUvrBUvrCUvrD 目录目录目录目录真核细胞真核细胞也存在切除修复系统。也存在切除修复系统。XP A XP A 、 XP BXP B、XP C XP C 、XPF XPF 、XPGXPG 1 1、结合损伤、结合损伤DNADNA 2 2、解旋酶、解旋酶 切切除损伤除损伤DNADNA 3 3、核酸酶、核酸酶 空缺由空缺由DNA-polDNA-pol及连接酶及连接