DNA的损伤和修复ppt课件

，1，DNA损伤与修复，华南大学心血管疾病研究所，湖南省动脉粥样硬化重点实验室。2、DNA损伤和修复、诱变剂(诱变剂)、完全修复、DNA损伤、碱基化学反应、损伤修复、无法有效修复、修复不完全、凋亡、扭曲、恢复正常、诱发DNA损伤的因素：环境因素：辐射、化学毒物、药物、病毒感染、植物和微生物代谢物等。生理因素：生物体代谢过程中产生的有毒物质、DNA复制错配和DNA本身的热不稳定性。(1)辐射诱发的DNA损伤取决于作用原理：电离辐射的直接作用(粒子、粒子、射线、射线等)。):能量向大分子的直接转移造成结构破坏和间接作用：辐射作用于溶剂分子，产生活性物质，导致细胞损伤非电离辐射(紫外线和能量低于紫外线的电磁辐射)。一、DNA损伤的因素和机制。5，返回目录，返回主页，6，紫外线辐射造成的损坏，7，(2)自由基脱氧核糖核酸损伤，自由基：指原子和分子可以独立存在，并且在原子核外有不成对的电子。自由基的产生可能是外部因素和体内物质相互作用的结果。自由基会对碱基、核糖和磷酸基团造成损害，导致DNA的结构和功能异常。根据其作用原理，化学毒物引起的DNA损伤可分为：碱基类似物、碱基修饰剂、包埋染料、9，1、碱基类似物、2-氨基嘌呤、5-溴尿嘧啶、5-溴尿嘧啶，这是一种类似于正常碱基结构的化合物，在DNA复制过程中被掺入互补链上的碱基并与之配对。因此，导致碱基对的替换。化学修饰剂，也称为化学诱变剂，指的是修饰DNA链中的碱基以改变它们的配对性质。一种能进一步改变脱氧核糖核酸结构的化合物。亚硝酸(亚硝基亚硝酸)、羟胺(乙基甲磺酸盐)、N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍(N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍)。(12)、(A)亚硝酸改性的G、C、A；(b)羟基改性c；甲烷磺酸乙酯改性T(引自Russell，1992年)。13，3，嵌入染料引起的DNA损伤，吖啶橙，扁平染料分子，溴化乙啶，-ATTTTCG-TAAAAAAGC-，-ATETTTCCG-TA，分子插入，X，AAAAAGC-，导致移码突变，14，2，DNA损伤的类型，碱基，DNA分子中的核糖和磷酸二酯键都是DNA损伤的目标。常见的损伤包括：碱基脱落、碱基破坏、嘧啶二聚体形成、单链和双链DNA断裂、DNA交联、DNA-蛋白质交联等。(1)碱基和核糖的破坏，由于碱基或核糖的破坏，在脱氧核糖核酸链上形成不稳定的位点，最终导致脱氧核糖核酸链的断裂。16，17，碱基错配点突变在DNA分子上。发生在同源碱基之间，即嘌呤取代另一种嘌呤，或嘧啶取代另一种嘧啶。1。异型碱基之间发生转化，即嘌呤转化为嘧啶或嘧啶转化为嘌呤。2。易位，(2)错配，镰状细胞性贫血患者的Hb(HbS)亚单位，正常成人的Hb(HbA)亚单位。(3)脱氧核糖核酸链断裂、磷酸二酯键断裂和脱氧戊糖断裂是脱氧核糖核酸链断裂的直接原因。由于碱基的破坏和脱落而在DNA链上形成的不稳定位点是DNA链断裂的间接原因。单链断裂(SSB): DNA双螺旋双链断裂(DSB)，其中一条链断裂：两条链在同一位置或非常接近的位置同时断裂。(4)脱氧核糖核酸交联，链间交联：脱氧核糖核酸双螺旋链的一条链上的碱基和另一条链上的碱基共价结合成链上的交联：同一条脱氧核糖核酸分子链上的两个碱基共价结合成脱氧核糖核酸-蛋白质交联：脱氧核糖核酸和蛋白质共价结合。21，修复第二段中的DNA损伤，修复DNA损伤：指纠正错配碱基，去除DNA链上的损伤，并恢复DNA正常结构的过程。常见的DNA修复方法有：直接修复、切除修复、错配修复和重组修复。22，(a)直接修复，直接修复一些由细胞引起的DNA损伤可以用非常简单的方法修复。在单一基因产物的催化下，可以完成一步反应。这种修理方法叫做直接修理。包括：酶的光学再活化、嘌呤的直接插入、O6-甲基鸟嘌呤- DNA的甲基转移、单链断裂再连接等。23，1)，酶学光反应)。24，烷基化碱基可以直接修复，25，2)嘌呤嘌呤插入酶的直接插入破坏了嘌呤APS嘌呤(糖苷键)的插入，嘌呤插入酶，k，26，3) DNA单链断裂被简单的重新连接部分修复，并且只需要一种酶DNA连接酶参与，因此也属于直接修复。脱氧核糖核酸连接酶可以催化脱氧核糖核酸双螺旋结构中一条链缺口处的5磷酸根和相邻的3羟基之间形成磷酸二酯键。连接所需的能量三磷酸腺苷(如动物细胞)。27，28，移除损坏的零件(或附近的某个零件),并用正确匹配且完整的底座替换它。该过程涉及许多酶和基因：识别(损伤部位)切除修复(补充)连接、酶和蛋白质、DNA聚合酶、DNA连接酶，(2)切除修复，可分为：碱基切除修复、核苷酸切除修复。29，1)基底切除：以受损基底切除为特征。主要过程是受损碱基和脱氧核糖磷酸链之间的N-糖苷键的水解。该反应由一类糖基化酶催化。也就是说，糖基化酶APS去除内和外核酸酶的残基使用相反侧链作为模板进行修复DNA连接酶连接。整个维修过程可分为以下几个步骤。脱氧核糖核酸糖苷酶识别切除改变碱基核酸内切酶切除磷酸二酯键脱氧核糖核酸聚合酶1填充脱氧核糖核酸连接酶连接、31，2。公认的酶：(1)一类脱氧核糖核酸糖苷酶，每一种都具有特异性，如尿嘧啶脱氧核糖核酸糖苷酶-识别脱氧核糖核酸中的u(来自c突变)(2)作用：识别-水解受损碱基和脱氧核糖之间的脱氧核糖核酸糖苷键中的变化碱基，使受损碱基脱落，32、33，大肠杆菌核苷酸切除修复机制。在大肠杆菌中，UvrA、UvrB和UvrC蛋白必须同时存在才能发挥作用，因此也被称为UvrABC切除核酸酶。UvrA是一种腺苷三磷酸酶和损伤识别蛋白。它与UvrB结合形成A2B1复合物，该复合物在受损区域结合使DNA解链和扭曲，并引起UvrB构象变化，与受损部位形成紧密结合。然后UvrA从UvrB脱氧核糖核酸复合物中分离出来，成为UvrC特异性结合靶。UvrB在病变的3侧切开，随着复合体构象的改变，UVRB可以在5侧再次切开。分解酶二(UVRD)从脱氧核糖核酸链释放寡核苷酸片段和UvrC，然后脱氧核糖核酸聚合酶一取代UvrB。修复缺陷区域；最后，通过连接酶连接补丁。2)。核苷酸切除。34岁。35岁。36需要另一种机制来完成正确的修复时，DNA双链严重受损。一是两条链条同时损坏。另一种情况是，当单链损伤没有被修复时，复制发生，从而导致对应于损伤位置的新链缺少正确的模板。此时，需要重组酶系统将另一个未受损的双链DNA移动到受损位置附近，提供正确的模板，并进行重组。这是重组和修复。(3)重组修复。37、重组修复(链转移修复)，修复后复制容易出错，重组修复后，DNApolymeraeligase、二聚体、二聚体启动，重组修复后，聚合酶、连接酶、损伤位点可通过其他机制进一步修复，本发明涉及一种错配修复系统，它是：碱基切除修复的一种特殊形式，将复制的保真度提高了102-103倍，(4)错配修复。39，错配修复系统，脱氧核糖核酸聚合酶解旋酶SB核酸外切酶(和)连接酶，MCE(错配校正酶)3亚基MUTH，L，S，(1)组成，40，DNA合成过程中的甲基化变化，GATC(回文。)是m6A甲基化敏感位点。平均来说，每2kb有一个GATCseq。错配修复系统由甲基化引导。41.甲基化程度的差异。答：MutH/MutS扫描识别错配碱基和相邻的GATC序列切割点-甲基化GATC中g的5侧。脱氧核糖核酸酶，SSB，核酸外切酶去除包括错配碱基在内的片段。脱氧核糖核酸聚合酶和脱氧核糖核酸排列酶填补了这一空白，而高成本被用来保证脱氧核糖核酸的准确性，(2)修复过程，(4)、(5)。易错维修(SOSrepair)、“SOS repair”、“SOS”是国际通用的紧急呼叫信号。SOS修复指的是当DNA严重受损且细胞处于临界状态时诱导的DNA修复方法。修复结果只能保持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但仍有许多错误。因此，它也被称为错前配对，使细胞具有高突变率。该系统由十多种修复蛋白组成。LexA，一种调节蛋白，参与了这个系统的启动。(2) SOS修复机制，SOS修复-无模板指导的DNA复制，高剂量紫外线照射，大量二聚体产生，SOS系统诱导，假潜伏复制超出二聚体，和，44，SOS修复只是SOS反应的一部分，RecA在SOS反应中起核心作用，RecA和LexA形成调节环，RecA被LexA，45，RecA-P部分抑制；三个功能。46，当DNA复制被阻止/DNAdamaged，47、当DNA复制结束困难时，48，2，参与DNA修复的主要基因，DNA修复相关基因：直接参与DNA修复的基因，与DNA修复调控相关的基因。49，第三节中的生物标记可用作DNA损伤和修复的参考标记，以及1。与甲基化损伤修复相关的基因突变可用作甲基化损伤的基因型标记。MGMT突变可以作为甲基化损伤的基因型标记。2.与切除修复相关的酶和基因可用作切除修复的生物标记。大肠杆菌Uvr基因家族，人类ecrr基因。3.与错配修复相关的基因可以用作检测错配修复功能的标记。4.DNA多聚体突变可以作为碱基