分子生物学课件-3-DNA的修复和转座.ppt

1、DNA是遗传物质的两个特性，稳定性： maintainingindividualandspecies突变性：for evolution，在2.5 DNA的损伤和修复、进化过程中生物细胞获得的修复DNA损伤的能力是生物保持遗传稳定性的关键。 细胞中能够修复的生物大分子只有DNA，说明DNA对生物很重要。 在生物进化中，变异和遗传是普遍存在的对立和统一矛盾，DNA分子的变化并非都能修复，因此生物有变异和进化。 DNA突变的三个主要来源： DNA复制不正确外部环境或内部因素是插入遗传物质损伤转运子(Transposon )元件而产生的，2.5.1DNA突变或损伤的来源，(1)DNA复制不正确DNA复

2、制是严格而精确的事件，但也可能发生错误的盐染色体上的一部分部位是热点，复制错误率高，these mutation-pronesequencesarerepeatsofsimpledi -，tri- or tetranucleotide sequences。 whichareknownasdnamicrosatellites.one well-knownexampleinvolvesrepeatsofthedinucleotidesequenceca.stretchesofcarepeats manywi omosomesofhumansandsomeothereukaryotes .mutat

3、ionsarisenotonlyfromerrorsinreplicationbutalsofromdamagetothedna.somedamageiscau byenvironmenned suchasradiationandso-calledmutagens (诱变剂)，whicharechemicalagentsthatincreasetherateofmutationbutdnaalsounde (2)外界环境或内部因素对DNA的损伤，电离辐射ionizing (xandrays ) andnonizing (uv ) radiationproduceavarietyofdnales

4、ions (p 56，图2-32 )，环丁烷环，化学例如，鸟嘌呤被烷基化，然后配对并转化为。 硝酸盐：亚硝酸盐可以将c脱氨变成u，通过复制可以将DNA上的gc变成at对。dnaisalsosubjecttoattackfromreactiveoxygenspecies (f example、O2-. H2O2、and OH ) .活性氧的攻击、碱基类似物： 5-BU与t结构相似，在酮式的情况下，与a成对，这呈烯醇结构，与g成对。 复制时将A-T转换为G-C、酮式，嵌入试剂，会导致一个或多个碱基对的插入或缺失，原黄素、The Ames test (检查化学物质的潜在致癌作用，可以根据其变异诱导能

5、力容易地估计)、碱基自发地变化复制时U-A、I- C、I -X配对，引起子DNA序列错误，最常见、最重要的水解损伤是胞嘧啶的脱氨基。 (P54，图2-30 )，脱氨基将腺三嘌呤转化为下一个黄嘌呤(hypoxanthine，I )，whichydrogenbondstocytosineratherthantothymine。 鸟嘌呤是黄嘌呤(xanthine )、whichcontinuestopairwithcytosine、though with only two hydrogen bonds .DNA也自发地水解C-N葡萄糖苷键而发生脱嘌呤作用DNA复制错误和DNA损伤会导致Some ki

6、nds of damage、suchasthyminedimersornicksandbreaksinthednabackbone两种结果。 preventitsuseasatemplateforreplicationandtranscription.otherkindsofdamagecreatealteredbasesthathavenoimmediatestructuralcoora entalterationtothednasequenceafterreplication .thetwochallengeforthecell :第一次。 itmustscanthegenometodet

7、ecterrorsinsynthesisanddamagetothedna.second，itmustrepairthelesionsanddosoinawaythat， ifp osis restores the original DNA sequence .2.5.2复制错误和损伤修复，细胞具有检查错配并修复错配的机制。存在于E.Coli的DNA修复系统，themismatchrepairsystemfacestwochallenges:first， itmustscanthegenomeformismatches.becausemismatchesaretransient (theyar

8、eeliminatedfollowingasecondroundofreplicationwhen ) in muu themismatchrepairsystemmustrapidlyfindandrepairmismatches.second， thesystemmustcorrectthemismatchacch thatis.itmustreplacethemisincorporatednucleotideinthenewlysynthesizedstrandandnotthecorrec 2.5.2.1用错配修复、错配修复蛋白质MutS的二聚体检测，根据错配引起的骨骼扭曲变形进行识别

9、。 错配修复修正新导入的错配碱基。 helicase UvrD .错配修复可以消除逃避修订阅读的错误，系统识别母链的依据来源于Dam甲基化酶，位于5-GATC序列中a的N6位可以甲基化。 a的甲基化是错配修复系统的识别标志。eukaryoteshavemultiplemuts-like属性(msh ) withdifferentspecificities.for example， oneisspecificforsimple whereasanotherrecognizessmallinsertionsordeletionsresultingslippageduringdnareplicati

10、on .最近的研究显示MutS类似物(MutS类似物2.5.2.2 DNA损伤的直接逆转，anexampleofrepairbysimplereversalofdamageisphotoreactivation光复活作用. In photoreactivation， enzyme DNA photolyase光解酶capturesenergyfromlightandusesittobreakthecovalentbondslinkingadjacentpyrimidines . anotherexampleofdirectreversalistheremovalofthemethylgroup

11、fromthemethylatedbaseo6- methylguanineamethyltransferase (甲基化转移酶) removesthemethylgroupfromtheguanineresiduebytransferringittooneofitsowncysteineresidues (半胱氨酸残基)。This repair process is expensive、theenzymeseemstobeirreversibleinactivated。 sowecallitasuicide enzymetodenotethefactthatitdiesinperformin

12、gitsfunction .2.5.2.3excisioon碱切除修复系统的核苷酸切除修复系统，碱识别损伤核酸位点的糖苷水解酶可以特异性地切除损伤核苷酸上的N-葡萄糖苷键，在DNA链上形成AP位点。 AP内切酶切开受损核苷酸的糖苷-磷酸键，去除含有AP细胞核苷酸的小片段DNA。 一种DNA苷水解酶只能适应某些特定的损伤。 核苷酸切除修复系统为DNA链上相应位置的核苷酸损伤，双链间无氢键形成的情况下，该系统负责修复。、Unlike base excision repair、thenucleotideexcisionrepairenzymesdonotrecognizeanyparticularl

13、esion.rather、thissystemworksbyrecog 变形) to the shape of the double helix，以及， suchasthosecausedbyathyminedimerorbythepresenceofabulkychemicaladductonabase.nucleotideexcisionrepairenzymescleavedamageddase esion、Four protein UvrA、UvrB、uvrcanduvrdarequiredinthisprocess.uvraisresponsiblefordetectingthedi

14、stortionofthedoublehelix 2.5.2.4 recombinationrepairssystem重组修复系统，切除修复以未损伤的DNA链为模板，合成相应的DNA，代替另一链损伤的DNA片段。 未受损的DNA链为受损链的恢复提供了正确的遗传信息。 DNA双螺旋双链损伤时，DNA如何正常运作？ 用双股断裂修复路径(DSB )修复路径进行。 从姐妹染色体中提取正确的遗传信息，也称为同源重组修复。 2.5.2.5 SOS反应，SOS修复是指DNA受到严重损伤，细胞处于危重状态时诱导的DNA修复方式，修复结果只能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但由于遗留的错误较多，故称为错误倾向修复(error-pron ) 也称为SOS反应，是细胞DNA受到损伤、复制系统受到抑制等紧急情况下为了谋求生存而出现的紧急效应。 SOS反应诱导的修复系统包括避免错误的修复系统(如错配修复、直接修复、切除修复)和容易出错的修复系统酶(包括修复酶、对DNA的放射线或其他损伤反应)。 SOS反应是由RecA蛋白和LexA抑制物质的相互作用引起的。 一个DNA序列被插入另一个DNA序列，并且不依赖于序列同源性。 使用“传输”(transposit