dna损伤修复和基因突变

dna损伤修复和基因突变dna损伤修复和基因突变第1页一、自发性损伤1.复制中损伤复制中损伤指复制过程中碱基配对时发生误差再经过DNA聚合酶“校读”和单链结合蛋白等综合原因作用下依然存在DNA损伤。正常情况下，大肠杆菌复制过程中错配率为10－10左右。影响复制过程诸原因中某一步骤出现问题，错配率就会增高，如DNA本身功效和底物改变，二价阳离子改变等。dna损伤修复和基因突变第2页2.碱基自发性化学改变这类损伤包含互变异构、碱基脱氨基作用、自发脱嘌呤和脱嘧啶、以及细胞代谢产物对DNA损伤。比如，腺嘌呤互变异构体（A’）能够与胞嘧啶配对，模板链上存在这些异构体时候，子代链上就可能发生错误，形成损伤。细胞呼吸副产物O2－和H2O2都能造成DNA氧化损伤。dna损伤修复和基因突变第3页二、物理原因引发损伤1.紫外线引发DNA损伤紫外线（UV）照射引发DNA损伤主要是形成嘧啶二聚体。2.电离辐射引发DNA损伤电离辐射对DNA损伤有直接效应和间接效应两种路径。前者指辐射对DNA直接沉积能量，并引发理化改变；后者是指电离辐射在DNA周围环境其它成份上沉积能量，而引发DNA分子改变。电离辐射结果能够引发DNA碱基损伤、链断裂以及DNA交联。dna损伤修复和基因突变第4页三、化学原因引发DNA损伤1.烷化剂对DNA损伤烷化剂是一类亲电子化合物，极轻易与生物体内有机物大分子亲核位点起反应烷化剂核DNA作用时，就能够将烷基加到核酸碱基上去。DNA链上磷酸二酯键被烷化则形成不稳定磷酸三酯键，可能在糖与磷酸间发生水解作用，造成DNA链断裂。dna损伤修复和基因突变第5页2.碱基类似物对DNA损伤碱基类似物是一类结构与碱基相同人工合成化合物，它们进入细胞以后，便能替换正常碱基而掺入到DNA链中，干扰了DNA正常合成。最常见碱基类似物是5-溴尿嘧啶（5-BU）。dna损伤修复和基因突变第6页第二节DNA修复为了确保遗传信息高度稳定性，生物细胞在进化过程中形成了一系列多步骤修复机制。当前对DNA损伤和修复研究还不多，仅限于辐射－生物反应方面。dna损伤修复和基因突变第7页一、切除修复1.碱基切除修复（baseexciserepair，BER）BER能够去除因脱氨基或碱基丢失，无氧射线辐射或内源性物质引发环氮类甲基化等原因产生DNA损伤。BER是维持DNA稳定主要修复方式，其步骤是N-糖苷键水解，从而切除发生改变碱基。碱基释放过程是由DNA糖苷酶催化。dna损伤修复和基因突变第8页dna损伤修复和基因突变第9页dna损伤修复和基因突变第10页2.核苷酸切除修复（nucleotideexciserepair,NER）NER能够修复UV照射形成嘧啶二聚体以外，还能消除体内产生各种嘌呤和嘧啶加合物。NER关键特征是对损伤DNA链两端进行切割。NER在已研究过真核生物中都很相同，说明其在进化过程中高度保守。dna损伤修复和基因突变第11页dna损伤修复和基因突变第12页dna损伤修复和基因突变第13页二、直接（回复）修复

直接修复即简单地把损伤碱基回复到原来状态修复，可分为以下几个：1.O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶直接修复

经过从O6-甲基鸟嘌呤上把甲基直接转移到酶半胱氨酸残基上来直接回复DNA损伤。dna损伤修复和基因突变第14页dna损伤修复和基因突变第15页2.光解酶复活酶学光复活过程是修复UV造成环丁烷嘧啶二聚体直接机制，这种修复含有高度专一性。3.单链断裂修复DNA单链断裂是损伤一个常见形式，能够经过DNA连接酶重接而修复。dna损伤修复和基因突变第16页三、错配修复错配修复能够纠正几乎全部错配。另外对于对于插入或删除引发DNA遗传信息改变也有作用。错配修复是以底物链上信息为模板进行，所以这个系统有区分底物链和新合成链机制，细胞经过识别DNA链甲基化状态来区分底物链和新合成链。整个修复过程能够分为识别、切除和修补等步骤。dna损伤修复和基因突变第17页dna损伤修复和基因突变第18页dna损伤修复和基因突变第19页dna损伤修复和基因突变第20页四、交联修复链间交联是由各种多样致癌剂和化疗药品等引发。大肠杆菌和哺乳动物细胞内都存在这种修复机制，但细节还不清楚。五、双链断裂修复双链断裂（DSB）发生在体细胞重组和转座生理条件下，也是电离辐射和氧化应激主要损伤形式。依赖DNA蛋白激酶对哺乳动物细胞中双链断裂重接是必需。dna损伤修复和基因突变第21页六、转录和修复从当前研究来看，修复发生于转录整个过程，如激活、起始和延伸都与修复相关。在转录激活过程中，主要是AP-1和NF-KB两种转录因子可能参加转录－偶联修复。在转录起始过程中转录辅助因子TFIIH也是一个修复因子。转录延伸过程中，转录序列修复比非转录序列更快速。dna损伤修复和基因突变第22页dna损伤修复和基因突变第23页dna损伤修复和基因突变第24页七、大肠杆菌挽回系统挽回系统（retrievalsystem）也称“复制后修复”（post-replicationrepair）因为它们在复制后起作用，也称为“重组修复”（recombination-repair）。此系统在处理复制含有损伤碱基模板后产生子代二倍体缺点中起作用。dna损伤修复和基因突变第25页dna损伤修复和基因突变第26页dna损伤修复和基因突变第27页八、SOS系统许多损伤DNA或抑制大肠杆菌复制伎俩引发一系列综合表现型改变，称为SOS反应。这是由RecA蛋白和LexA抑制物相互作用而引发。SOS反应表现为修复损伤DNA能力增强,

这是经过诱导长补丁修复系统和RecA重组修复系统组分合成来实现。dna损伤修复和基因突变第28页dna损伤修复和基因突变第29页第三节基因突变全部生物基因组中DNA并不稳定，很轻易发生各种各样、能够遗传改变，即基因突变（mutation）。按突变形式，能够将突变分为碱基替换（basesubstitution）、缺失（deletion）和插入（insertion