分子生物：学突变和修复32

突变和修复思念是基因般多彩的书卷， 寂寞犹如病毒一样蔓延。 我把爱写进核酸探针， 深埋在你的复制起点。 就算紫外线在我们身边出现， 世间的一切都发生着基因突变，我们的心依然像肽键一样紧紧相连。 DNA的爱情宣言 第一节 突变概述一、突变的定义：可以通过复制而遗传的 DNA结构的任何永久性改变，称为突变。相关概念：n 突变体 :携带突变的生物个体、群体或株系n 突变基因野生型基因（没有发生突变的基因）n 突变剂 :引起突变的物理化学因素多点突变 碱基插入 insertion 单点突变 碱基缺失 deletion point mutation 碱基替代 Base mispairing 颠换 transversion碱基替代 A transversion is a mutation in which a purine is replaced by a pyrimidine or vice versa 转换 transition A transition is a mutation in which one pyrimidine is replaced by the other and/or in which one purine is replaced by the other. 二、突变的分类同义突变错义突变无义突变错义突变 中性突变：不影响蛋白活性，不 表现明显性状变化渗透突变：产物仍有部分活性的 错义突变 Leaky mutations致死突变 Lethal mutations 第二节 诱发突变和自发突变一、碱基类似物：能与互补链上的碱基生成 H键配对， DNA聚合酶的校对功能不能察觉。经常发生酮式和烯醇式的互变异构，在复制子代时引起配对性质的改变，如：5溴尿嘧啶（ BU） 酮式 与 A配对 烯醇式 与 G配对5 BU二、转座成分的致突变作用：Insertions are the most common type of mutation三、增变基因 (mutator gene)：增变基因的突变引起整个基因组突变率的明显上升。如编码 DNA聚合酶的各个基因，和修复相关酶的基因。n 紫外线可以使胸腺嘧啶联会成二聚体n 电离辐射对生物分子损伤与自由基生成密切相关 四、紫外线和高能射线的致突变作用A hotspot is a site in the genome at which the frequency of mutation (or recombination) is very much increased, usually by at least an order of magnitude relative to neighboring sites. 五、突变热点：形成突变热点的最主要的原因是 5甲基胞嘧啶的存在。n C U的错误可由尿嘧啶糖基酶系统修复；n CMe T的错误，修复系统的修复效率较低。第三节 DNA的修复一、复制修复：1. 尿嘧啶糖基酶系统：修复对象：掺入到 DNA链的 U（能与 A配对， PolIII无法修复）修复过程：n 糖苷水解酶特异性切除受损核苷酸上的 N-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为 AP位点；n AP核酸内切酶把受损核苷酸的糖苷 -磷酸键切开，并移去包括 AP位点核苷酸在内的小片段 DNA；n DNA聚合酶 I合成新的片段，最终由 DNA连接酶把两者连成新的被修复的 DNA链。 p 使错配产生的突变率由 108降低到 10 10或 10 11p 如何识别模板链和新生链？n 甲基化酶使 GATC序列中的腺嘌呤甲基化： N6甲基腺嘌呤。n 沿着新生链，有一个甲基化梯度，靠近复制叉处甲基化程度最小，亲本链上甲基化程度高而均一。n 未甲基化的子代链上，包含错配碱基的 DNA片段被切除并修复。2.错配修复系统(mismatch repair ) E.Coli中的 错配修复系统 ：a) 在 MutL二聚体的参与下， MutS 二聚体与错配位点结合b) MutS包含两个 DNA识别位点（一个识别错配位点，另一个识别位点不具有序列和结构的特异性），伴随着 ATP的水解，它在 DNA上移动，直到遇上 GATC位点c) MutS在移位的过程中同时与错配位点结合，形成一个环状结构；d) GATC序列的识别使 MutH核酸内切酶和MutSL结合，核酸内切酶切开未甲基化的子代链；e) 在解螺旋酶 UvrD的帮助下，核酸外切酶降解从 GATC位点到错配位点的 DNA片段被；f) 由 DNA POL III合成新链。二、损伤修复1.光修复 ：（直接修复）胸腺嘧啶二聚体 photolyase可见光 （ 300 600nm）单体2.切除修复 (Excision repair )：p 损伤发生后，首先由DNA切割酶（excinuclease）在已损伤的核苷酸 5 和 3 位分别切开磷酸糖苷键，产生一个由 12-13个核苷酸（原核生物）或 27-29个核苷酸（人类或其它高等真核生物）的小片段p 移去小片段后由 DNA聚合酶 I（原核）或 （真核）合成新的片段p 由 DNA连接酶完成修复中的最后一道工序。 3.重组修复 (Recombination-repair )：p 损伤部位，复制酶无法通过；p 跳过，重新合成引物和DNA；p 子代链损伤处留下缺口；p 遗传重组，从完整母链上响应核酸酸序列移到子链缺口处；p 再合成序列补上母链缺口。4. SOS responsep 是细胞 DNA受损或复制系统被抑制时产生的应急反应，p SOS反应包括：p 溶原性细菌释放噬菌体；p DNA损伤的修复效应和诱变效应；p 细胞分裂的抑制。p 诱导的修复系统：p 避免差错的修复系统（ error free repair ）p 倾向差错的修复系统（ error prone repair）p SOS诱导产生 DNA聚合酶 和 V：Pol IV和 Pol V没有 3核酸外切酶校正功能，使 DNA链在损伤部位出现不配对碱基时，复制仍能继续前进。在此情况下允许错配可增加存活的机会。p SOS反应 由 Rec A蛋白和 Lex A蛋白相互作用引起。n Rec A (相对分子质量为 22700)被称为辅蛋白酶 (coprotease)，在有单链 DNA和 ATP存在时， Rec