分子生物学：DNA损伤与修复课件

第二章染色体与DNA

遗传物质的分子结构和性质

基因组和染色体

DNA的复制

DNA损伤与修复重组和转座DNA损伤与基因突变损伤VS突变损伤：DNA简单的化学变化

G-C→mG-C突变：DNA碱基对的改变G-C→A-T损伤→突变DNA损伤互变异构移位（tautomericshifts）碱基可以自发地相互变化，例如烯醇式与酮式碱基间的互变。这种变化就会使碱基配对间的氢键改变，可使碱基配对异常。移码（frameshift）脱嘌呤一个哺乳类细胞在37℃条件下，20h内DNA链上自发脱落的嘌呤约10,000个；估计一个长寿命不复制繁殖的哺乳类细胞（如神经细胞）在整个生活期间自发脱嘌呤数约为108，这占细胞DNA中总嘌呤数约3%。无嘌呤位点会随机的插入一个碱基，从而导致突变。脱氨基C·G→T·A5mC·G→T·A（1）紫外线辐射引起的DNA损伤环丁烷环（二）物理因素引起的DNA损伤（三）化学因素引起的DNA损伤碱基类似物：2-氨基嘌呤（2-AP）：一种是正常状态，一种是稀有状态5-溴尿嘧啶（5-BU）：与T相似，分酮式和烯醇式碱基的烷基化修饰引起的DNA损伤亲电试剂负电中心烷基化不改变碱基配对，一般无害产生非编码碱基：3-甲基腺嘌呤（3mA），不能与其他碱基配对，从而阻断DNA复制，细胞致死。环境中有许多致癌物质都是亲电试剂，能够使DNA发生烷基化修饰。一些修饰会导致突变发生，如果控制或影响细胞分裂的基因发生突变，就会使细胞转变为癌细胞。碱基的烷基化修饰引起的DNA损伤乙基甲烷磺酸DNA插入剂:（三）化学因素引起的DNA损伤原黄素吖啶橙DNA插入剂能插在模板链或新合成两个相邻碱基中，从而造成碱基的增加或减少。DNA修复DNA修复（DNArepairing）是细胞对DNA受损伤后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样，重新能执行它原来的功能；但有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这DNA的损伤而能继续生存。两条基本修复途径直接去除损伤移去损伤的DNA片段，补上新的DNA光裂合酶的结合嘧啶二聚体断裂，酶被释放光复活作用模型（三）O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶的作用机制所有的生命有机体都存在该修复机制O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶是一种自杀性酶在E.coli细胞中能被烷基化的DNA所诱导。碱基切除修复

——E.coli的碱基切除修复糖基化酶5’端一侧切断DNA链AP-脱氧核糖磷酸碱基切除修复

——人类的BER途径糖基化酶APE1具有3’-5’外切酶活性，其可在DNA聚合酶β发生错误填补核苷酸时提高50~150倍。人类细胞中是APE1真核生物的BER过程没有磷酸二酯酶参与，磷酸戊糖的切除由DNA聚合酶β完成,并填补空隙。但有1/4000的错误概率。核苷酸切除修复——E.coli如果受到损伤的是一个碱基（如烷基化修饰），切除片段长12nt如果是嘧啶二聚体损伤，切除片段长13nt核苷酸切除修复——真核生物两种途径：全基因组核苷酸切除修复（全基因组NER或GG-NER）：修复基因组内的所有损伤转录偶联核苷酸切除修复（transcription-coupledNER或TC-NER）：只修复局限于转录链上的基因组活性区损伤。人类全基因组的核苷酸切除修复24~32nt真核生物的双链断裂修复是真核生物最严重的DNA损伤形式。两种方式修复DNA的双链断裂（DSB）损伤：同源重组：细胞分裂的S期和G2期起主要作用非同源末端连接（nonhomologousend-joining,NHEJ）：G1期的哺乳细胞非同源末端连接模型结合Ku结合DNA-PKcs染色体联会联合侧翼片段分解，连接错配修复未修复DNA损伤的处理

——旁路修复机制重组修复易错旁路（SOS修复）作业人类遗传性疾病已发现4000多种，其中不少与DNA修复缺陷有关，这些DNA修复缺陷的细胞表现出对辐射和致癌剂的敏感性增加。例如着色性干皮病（xerodermapigmentosum，XP）就是第一个发现的DNA修复缺陷性遗传病，患者皮肤和眼睛对太阳光特别是紫外线十分敏感，身体暴光部位的皮肤干燥脱屑、色素沉着、容易发生溃疡、皮肤癌发病率高，常伴有神经系统障碍，智力低下等，病人的细胞对嘧