DNA损伤与修复-主要的酶与途径

1、DNA损伤与修复,主要的酶与途径感慨：关于DNA修复：在细胞中能进行修复的生物大分子只有DNA,反映了 DNA对生命的重要性.DNA分子的变化并不是全部都能被修复成原样的,正由于如此生物才会有变异、有进化.DNA损伤的原因：a自发性损伤1DNA复制中的错误2DNA的自发性化学变化碱基的异构互变DNA中的4种碱基各自的异构体间都可以自发地相互变化例如烯醇式与酮式碱基间的互变 ,使碱基配对间的氢键改变,可使腺喋吟能配上胞喀咤、胸腺喀 咤能配上鸟喋吟等,如果这些配对发生在 DNA复制时,就会造成子代DNA序列与亲代DNA 不同的错误性损伤.ATA-r碱基的脱氨基作用 碱基的环外氨基有时会自发脱落,

2、从而胞喀咤会变成尿喀咤、 腺喋吟 会变成次黄喋吟H、鸟喋吟会变成黄喋吟X等,遇到复制时,U与A配对、H和X都与C配 对就会导致子代DNA序列的错误变化.脱喋吟与脱喀咤自发的水解可使喋吟和喀咤从 DNA链的核糖磷酸骨架上脱落下来.碱基的缺失位点碱基修饰与链断裂 细胞呼吸的副产物 02、H2O2等会造成DNA损伤,能产生胸腺喀咤 乙二醇、羟甲基尿喀咤等碱基修饰物,还可能引起DNA单链断裂等损伤.此外,体内还可以发生DNA的甲基化,结构的其他变化等,这些损伤的积累可能导致老化.甲基化b环境因素引发的损伤（1） 物理因素：DNA受到大剂量紫外线照射时,形成二聚体Irbi-JA witli-LL遮髭霍B

3、indsVisible Lightnu电离辐射损伤DNA 有直接和间接的效应,直接效应是DNA直接吸收射线 能量而遭损伤,间接效应是指DNA周围其他分子主要是水分子吸收射线能量产生具有很高反响活性的自由基进而损伤DNA.电离辐射可导致 DNA分子的多种变化：DNA链断裂、DNA链蛋白质的交联、脱氧核糖分解、产生 OH自由基,导致碱基变化.（2） 化学因素：烷化剂引起DNA损伤碱基烷基化：G - C A - T碱基脱落：甲基磺酸甲酯可使鸟喋吟 7n烷基化,活化昔键,连接碱 基与五碳糖间的共价键变弱,容易折断缺失碱基,造成脱喋吟作用.DNA断链：磷酸二酯键上的氧被烷基化DNA链交联碱基类似物、修饰

4、剂对 DNA的改变? 5-BrdU 5澳尿喀咤酮式-A;烯醇式-G?亚硝酸盐氧化脱氨CAU?羟胺脱甲基 T-C?黄曲霉素B 攻击碱基DNA损伤的后果DNA修黛机制短期效应年理坊前紊乱 一细脆死亡一|一异常增星和代谢细胞增殖减少基因纲不稳定信号传导异常基因表达异常.长时显效应老化肿瘤疾病DNA修复1 直接修复? 在DNA 5-P端和3-OH端未受损害的情况下,连接酶ligasel勾e ?z能够直接修复DNA的断裂口.? DNA紫外线损伤的光复合酶photolyase ,又称光解酶直接修复密光夏活醇结合于放饰部位紫外段枢伤的光反活过程?烷基化碱基的直接修复大肠杆菌的 Ada酶腺甘酸脱氨酶,可修复甲

5、基化的碱基和甲基化的磷酸二酯 键.TTTTTTAGCGTA,CH*1TCGCAT1H /、S(EnzymeTTTTTTAGCGTA e I i TCGCAT111 门 iCHn rS EnzymeO6-methylguanine methyl transferase2错配修复系统(MRS: Mismatch Repair System)66识别标志：N -甲基腺喋吟mA 的甲基化在DNA中,天然的甲基化碱基有两种：N6-甲基腺口K吟m6A和5-甲基胞喀咤.后者与识别无关.组成：DNA腺喋吟甲基化酶m6A甲基化酶DNA polymerase出 填补单链 DNA缺口Helicase SSB外切核酸

6、酶 1和即 连接酶MCE (mismatch correct enzyme)MCE有三个亚基：mut H, L, S,作用分别为识别新生鞋中非的GATC序列H报新生技中错配救基(c I DNA pol/meraeo III hclcenzyrn, T SSB, DNA Itgase窿切?错配股基的DNA区段牛 平fd： | Mothy transferase3重组修复4)碱基切除修复Wlnrn,dIJJjlL11 1 lr切开核酸内切的II IlkT | 1 T T Trrifti；声旃 Till FVTI TTTT T T1 i i i i t i Li i减基缺陷或错配切开ap核酸内切酹切

7、除核酸外切酹切除核酸外切的T ITT I IIIT T T I I T111 1 1 I I I 1 1 I 1 I 3修 聚合相连接DNAil接酹TTTTiirnTn ni r h i(II I 1 I_ 1 I i L I,上 L 1上 L 11 ,I/受根魄于第除剩余肾酸核轴户牛徒口口 NA精基化葡混掰并水解暨同碳机产生AP梅点APt.a5) 核甘酸切除修复 (Nucleotide nju?kl? ta ?d excision repair, NER) 体内识别DNA损伤最多的修复通路.主要修复扭曲双螺旋结构的DNA损伤以及阻断基因转录.不识别任何特殊的碱基损失,而是识别双螺旋形状的改变

8、.主要过程损伤识别-蛋白复合体结合到损伤位点-在错配位点上下游几个碱基的 位置上(上游5端和下游3 端)将DNA链切开-将两个切口间的寡核昔 酸序列去除-DNA聚合酶合成新的片段填补gap-连接酶将新合成片段与原DNA链连接起来曜的同fltF3,UvA；!r I !帜身,3,便恻m5ftDNAflVT Ji.j b I I F|3 川 J、waUvrCUvrBte赧精产t内bj畸语料UvrD ?.J I,士阳的峙壮门网火 也.以科长/rWf Ifl-汴血DNAJd：此岫以怙Z 十脾I I关键蛋白：大肠杆菌中,UvrA、UvrB、UvrCuvrA是ATP水解酶,同时也是损伤部位的识别蛋白质.它与

9、 UvrB形成AZBI 复合物,结合到损伤部位,然后解开双螺旋并造成 UvrB的构象变化,使其与损伤 部位结合得更牢固.之后 UvrA释放,UvrC结合到U-端的磷酸二醋键.然后在 UvrD作用下释放UvrC与切下的寡聚核昔酸,大肠杆菌的DNA聚合酶I对DNA 缺口进行添补.SOS应答SOS Response的概念、网络,促发因素SOS由来：SOS是英文“ Save Our Soul拯救我们的灵魂三个英文单词的首字母缩写, 后转借用于海事危难时所发出的三长两短的呼救信号.SOS应答引申到生物学领域, 指生物细胞对严重危及生存环境所作出的一种生理反响,同时,也是细胞在严重危及生存环境中所表现出的

10、一种生理状态.细菌染色体DNA的大量损失可以诱导相距很远的基因表达, 即所谓SOS应答.许多被诱导的基因表达产物参与了DNA修复并诱发突变.关键的调控因子是RecA蛋白和LexA阻抑物.DNA breakage due totopoisomerase poisoining,RecBCD原核生物：当细胞内出现过长的单链 DNA ssDNA时,细胞内的RecA 最早发现的参与大肠杆菌同源重组的蛋白与之形成一种特殊的 活性,但并不是传统意义上的蛋白水解酶.物Repressor的LexA蛋白质进行相互作用,RecA-ssDNA复合体.RecA拥有蛋白水解 它可以对一种被用作五十几种基因转录的阻遏对基因转录的阻遏效应.在所发现的受LexA包括切除修复和同源重组修复的蛋白质组分.真核生物：SOS-like Response 类 SOS应答,促进LexA的自切割反响,以解除LexA蛋白 阻遏的基因中,很多是负责 DNA损伤修复其中关键蛋白之一是P53.细胞内原少量表达的RpcA-P与S.S, DNA结合激 活Rec A-p的piotRin：! S心活性LexA-p降解RA-p高效表达SOS openDNA损伤修复的层次单碱基损伤、单链断裂时靠直接修复、切除修复、错配修复等机制修复 复杂损伤靠重组修复、sos修复完成,为不精确修复,易产生突变 损伤不可修复时,细胞凋亡DNA损伤修复障碍与