分子生物学dna的变性和修复

分子生物学dna的变性和修复分子生物学dna的变性和修复第1页Wheredoesthemutationcomefrom?DNAreplicationChemicaldamagetothegenematerialInsertionscausedbyDNAelementsLifeandbiodiversitydependonahappybalancebetweenmutationanditsrepair.分子生物学dna的变性和修复第2页

突变体(mutant)：携带突变生物个体或群体或株系

突变基因(mutantgene):存在突变位点基因野生型基因（wildtypegene）：表示方法表现型Arg+Arg-

基因型arg+arg-

野生型正性状分子生物学dna的变性和修复第3页

●Chromosomemutation

chromosomenumber

chromosomestructure

●核苷酸突变（pointmutation）

突变(mutation)：能够经过复制而遗传DNA结构任何永久性改变分子生物学dna的变性和修复第4页Pointmutation－－－碱基替换、碱基插入、碱基缺失转换(transition)PyPy

Pu

Pu

颠换(transvertion)

Py

Pu

PointmutationsT-CandA-GT-G/AandA–C/T分子生物学dna的变性和修复第5页Replicationerrorsandtheirrepair分子生物学dna的变性和修复第6页DNAmismatch+-----A------------C---DNApol(ξ=10-8)经第二次校正ξ=10-11错配修复系统(MRSMismatchRepairSystem)1）.source：校正活性所漏校碱基

thefidelityofthereplicationcanimprove102～103times1.Mismatchrepairremoveserrorsthatescapeproofreading分子生物学dna的变性和修复第7页DNApolymeraseHelicaseSSB外切核酸酶(Ⅰ和Ⅶ)ligaseMCE(mismatchcorrectenzyme)3subunitsmutH,L,SdamgeneDNA腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶)扫描新生链中错配碱基识别新生链中非m6AGATC序列酶切含错配碱基新生DNA区段

2).Components分子生物学dna的变性和修复第8页Mismatchrepairpathwayfortherepairofreplicationerrors分子生物学dna的变性和修复第9页★thetransienthemimethylationintheDNAreplicationDammethylasemethylatesAresiduesonbothstrandsofthesequenceGATC(palindromicseq.)平均每2kb左右有一GATCseq.分子生物学dna的变性和修复第10页a、DNA/MutS

complexrecruitsMutLDNAhelicaseII,SSB,exonucleaseI去除包含错配碱基片段DNApolymeraseIII和

DNAligasefillthegap昂贵代价用于确保DNA准确性3）.

TheprocessofrepairMutLactivatesMutH,whichcausesanickonthestrandnearthesiteofthemismatch

分子生物学dna的变性和修复第11页外切核酸酶Ⅰ切割切点5’端（错配碱基在切点5’端）

----------------Ⅶ----------------3’端（--------------------------3’端）分子生物学dna的变性和修复第12页分子生物学dna的变性和修复第13页HowtorepairDNAdamage?Wheredoesthedamagecomefrom?mutagen分子生物学dna的变性和修复第14页1.Alkylation(烷化剂)亚硝酸（nitrousacidHNO2）羟氨（hydroxylamineHA）甲磺酸乙酯（ethylmethanesulfonateEMS）

N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍（N-methyl-N’-nitro-N-nitrosoguanidionNNG）分子生物学dna的变性和修复第15页NH2OH(Hydroxylamine

HA羟胺)C(i)A(a)HNHHOC(a)HAHNHHHOHNHHOHNHHOHNHHONH能使胞嘧啶（C）先变成羟氨基胞嘧啶，再经互变异构反应变成能与腺嘌呤配正确羟氨基胞嘧啶分子生物学dna的变性和修复第16页2.RadiationUltravioletlight,γradiation,x-ray

---嘧啶二聚体(TTdimer)∧U.V.…CTTA…分子生物学dna的变性和修复第17页

脱氨氧化

U.V.CUA(a)U.V.U.V.H2OH++OH-C(a)

C(i)A(a)

脱嘌呤造成突变：碱基替换、缺失、重复、移框分子生物学dna的变性和修复第18页3、BaseanalogAbaseanalogisachemicalthatcansubstituteforanormalnucleobaseinnucleicacids.分子生物学dna的变性和修复第19页5-溴尿嘧啶5-BromineUracil分子生物学dna的变性和修复第20页5-BrU:G:A

烯醇式enolBrOHHOBr

酮式KetoHOAGCTTCCTATCGAAGGATAGCTBCCTATCGAAGGAT酮式5-BrU渗透AGCTBCCTATCGAAGGATAGCTCCCTATCGAGGGAT第二轮复制A·T

G·C

转变AGCTBCCTATCGAGGGATAGCTTCCTATCGAAGGAT第一轮复制酮式到稀醇式转变烯醇式渗透为G·C

A·T

转变分子生物学dna的变性和修复第21页吖啶橙(AcridineOrangeAO)扁平染料分子溴化乙锭(EthidiumBromideEB)-ATTTTTCG--TAAAAAGC--ATTTCG--TAAAGC-TAOT-ATEBTTTTCG--TA分子插入AOEB-ATTTCG--TAAAGC--ATX’TTTTCG--TAXAAAAGC-XAAAAGC-结果产生－－－移框突变分子生物学dna的变性和修复第22页ThesystemsrepairingdamagetoDNAExcisionrepairsystemsRecombinantionalrepair分子生物学dna的变性和修复第23页1.DirectrepairofDNA是经过一个可连续扫描DNA，识别出损伤部位蛋白质，将损伤部位直接修复方法。该修复方法不用切断DNA或切除碱基。比如：在全部原核和真核生物中都存在一个光激活酶。在可见光下，这种酶能够结合在胸腺嘧啶二聚体引发扭曲双螺旋部位，催化两个胸腺嘧啶碱基再生，正常A-T碱基对重新形成。分子生物学dna的变性和修复第24页photoreactivation分子生物学dna的变性和修复第25页2.MethylgroupremovalThemethyltransferaseisnotcatalytic;havingonceacceptedamethylgroup,itcannotbeusedagain.分子生物学dna的变性和修复第26页甲基转移酶Cys-SHCys-S-CH3分子生物学dna的变性和修复第27页3.核苷酸切除修复UvrABC核酸切割酶原核生物

12-13个核苷酸真核生物

27-29个核苷酸

UvrD(DNAhelicase)DNApolΙLigase(NucleotideExcisionRepairNER)分子生物学dna的变性和修复第28页分子生物学dna的变性和修复第29页★Rec-A.gene

以某种方式参加DNA损伤修复♦Rec修复系统比切除修复系统更有效

当前知道

♫Uvr系统负责切除二聚体♫Rec系统负责消除没有被切除二聚体可能造成后果4.Recombinative—Repair复制后修复、E.coli挽回系统分子生物学dna的变性和修复第30页TTTTAAAATTTTTTTTAAAATTTT变性

E.coli(Rec-A,uvr-a-)D.S.DNAS.S.DNAU.V.复制提取变性复制过程越过二聚体而在对应新链上留下缺口★二聚体后起始★修复时期证实分子生物学dna的变性和修复第31页●与Rec-A蛋白引发重组(strandtransfer)相关●TTdimer未被修复，仅表现在后代群体中TTdimer

浓度稀释●链非准确转移，造成突变机率增加修复相关机制:分子生物学dna的变性和修复第32页

重组修复

(链转移修复)

复制后修复轻易犯错RecA,DNApolymeraeligase二聚体后起始RecA

聚合酶、连接酶重组修复后损伤位点可由其它机制深入修复分子生物学dna的变性和修复第33页RecA蛋白首先与单链DNA结合（需消耗ATP）。于是RecA蛋白即被活化而可将双螺旋解旋和分离，同时企图将它结合单链与被解旋区域退火，如此继续下去，直到找到互补次序。只要一旦有一小部份被真正“退火”，ATP供给能量就会继续驱使配对反应趋于完成。当新杂交双链形成时，RecA蛋白即从原来单链掉下来。分子生物学dna的变性和修复第34页Repairdouble-strandbreakNonhomologousendjoining:isabackupsysteminyeast,butinhighercellsitistheprinciplepathwaybywhichbreaksarerepaired分子生物学dna的变性和修复第35页分子生物学dna的变性和修复第36页分子生物学dna的变性和修复第37页5.SOS

respones(SOS修复)TheSOSresponseisaglobalresponsetoDNAdamageinwhichthecellcycleisarrestedandDNArepairandmutagenesisareinduced.TheSOSusestheRecAprotein(Rad51ineukaryotes).TheRecAprotein,stimulatedbysingle-strandedDNA,isinvolvedintheinactivationoftheLexArepressortherebyinducingtheresponse.Itisanerror-pronerepairsystem.分子生物学dna的变性和修复第38页FunctionofRecAproteina、DNA重组活性b、与S.S.DNA结合活性c、少数蛋白proteinase活性分子生物学dna的变性和修复第39页mechanismofSOSresponseSOS修复－－无模板指导DNA复制

大剂量紫外线照射，大量二聚体产生SOS系统诱导，错误潜伏复制超越二聚体而进行错误碱基分子生物学dna的变性和修复第40页SOS修复只是SOS反应一个别RecA在SOS反应反应中起关键作用RecA与LexA组成调控环路DNA损伤

SOSRecA受LexA个别抑制分子生物学dna的变性和修复第41页当DNA复制受阻/DNAdamaged细胞内原少许表示RecA-p与S.S,DNA结合激活RecA-pproteinase活性修复损伤LexA-p降解RecA-p高效表示SOSopen当DNA正常复制时（无复制受阻，无DNA损伤，无TTdimer）RecA-p不表现proteinase活性分子生物学dna的变性和修复第42页当DNA复制度过难关后SOSrepair是一个错误倾向性极强修复机制是进化中形成“竭尽全力，治病救人”办法（正常状态下，SOS是关闭）RecA-p很快消失LexAgeneonSOSoff分子生物学dna的变性和修复第43