吉林大学《遗传学》第十三章基因突变

1、第十三章 基因突变,Genic Mutation,Mutation Rate,The rate is exceedingly low for all organisms生物 studied; 2. The rate is seen to vary considerably in different organisms; 3. Even within the same species, the spontaneous mutation rate varies from gene to gene.,Interpretation of Luria-Delbruck fluctuation exper

2、iment and replica plating,Bacterial resistance arises from mutations that exist before exposure to agent The bacteriocide becomes a selective agent killing the nonresistant cells, allowing only the preexisting resistant cells to survive. Mutations do not arise in particular genes as a direct respons

3、e to environment Mutations occur randomly at any time,Replica plating平板影印试验verifies preexisting mutations,Fig. 7.5b,Auxotroph(营养缺陷型): Needs supplement to grow on minimal media Prototroph(原养型): Wild-type that needs no supplement; can synthesize all required growth factors,Mutagenesis and Isolation of

4、 mutants,Conidia无性孢子 Ascospore囊孢子 Ascus子囊,Ames Test for Mutagenicity,测试用菌种 :,鼠伤寒沙门氏菌( Salmonella typhimurium)组氨酸和生物素缺陷的突变株(His-, bio-, uvrB, rfa),S-9 溶液(诱导大鼠肝脏酶系活性),The Ames test for carcinogens using his- mutants of Salmonella typhimurium,Why are enzymes added?,检测突变在分子水平上的机制,(1) 检测诱发碱基置换诱变剂的菌株:TA15

5、35, TA100； (2) 检测诱发移码突变诱变剂的菌株:TA1537, TA1538, TA98。,air and water pollution food preservation防腐剂 and additives添加剂 artificial sweeteners人造甜味剂 herbicides(除草剂) pesticides（杀虫剂） pharmaceutical products医药品,四、DNA分子水平上突变的分类,1、碱基替换：嘌呤替换嘌呤或嘧啶替换嘧啶（转换）；嘌呤与嘧啶互换（颠换） 2、缺失 3、插入 4、倒位 5、易位,碱基的变化,酮式,烯醇式,氨基式,亚氨基式,氨基式,亚

6、氨基式,酮式,烯醇式,亚氨基式,氨基式,酮式,烯醇式,酮式,5- 溴尿嘧啶,烯醇式,5- 溴尿嘧啶,次黄嘌呤,胞嘧啶经氧化脱氨后形成尿嘧啶和腺嘌呤配对,黄嘌呤,EMS(甲基磺酸乙酯),6、DNA插入剂 原黄素（proflavin） 吖啶橙（acridine orange） 溴化3,8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓 （etnidium bramide） 插入模板链（增加），插入新生成链（减少）移码突变,7、点突变的类型,无义突变 错义突变 移码突变 同义突变（沉默突变）,无义突变,错义突变,移码突变,同义突变,五、突变的物理因素,紫外线照射诱发形成胸腺嘧啶二聚体,X射线致突变率,伦琴,Cou

7、nteracting DNA Damage :,Repair System,1、直接修复光复活反应,光裂合酶,TT dimers form under the influence of Ultraviolet radiation紫外线照射. TT dimers may be repaired by two mechanisms. In Photoreactivation repair, the PRE enzyme under blue light spontaneously breaks the dimer, restoring the normal base pairing.,2、切除修复

8、一般切除修复和特殊切除修复,In Excision Repair, the uvr system excises the dimer, and the gap is filled in by the proof-reading activity of DNA Pol I.,着色性干皮病切除修复酶缺陷,UvrABC修复系统：UvrA UvrB UvrC,特殊切除修复,DNA糖基化酶：不能切断磷酸二酯键， 能切断N-糖苷键,损伤,切断,糖基酶修复途径 AP核酸内切酶活性,3、复制后修复,七、回复突变,正向突变 野生型 突变型 回复突变 抑制突变：通过其他位点的突变减弱突变作用,UAG：琥珀型密码子

9、 UGA：蛋白石（乳石）型密码子 UAA：赭石型密码子 基因无义抑制突变 Nonsense suppressor tRNAs 无义抑制tRNAs,囊性纤维化-CFTR,一种常见的隐性遗传疾病，主要临床症状是因为长期反复的肺部感染所导致的呼吸困难，导致逐渐的行动困难以及提早死亡。,在欧美白人中最常见，25人中有1人为携带者，其他人种则极少见。发病率：欧美白人1/3300, 亚裔1/32000，非裔1/15000。,囊性纤维化是因为囊性纤维化跨膜转导调节因子（CFTR）的突变所造成的（Del 508F），这个基因负责制造汗液、消化液以及各种黏液。,非小细胞肺癌-EGFR,易瑞沙 Gefitinib

10、,特罗凯 Erlotinib,EGFR（epidermalgrowthfactorreceptor）：表皮生长因子受体,Exon18： G719S/A/C Exon 19: Del E746-A750 Exon 21: L858R,K-Ras: Exon 2的12号和13号密码子及Exon 3的61号密码子mutation,耐药突变Exon 20: T790M,乳腺癌/卵巢癌-BRCA,BRCA1/2: breast cancer1/2 BRCA1突变携带者在一生中的乳腺癌发病风险高达70%，卵巢癌发病风险达40%； BRCA2突变携带者，相应发病风险分别为60%和20%。,骨髓增殖性肿瘤-J