DNA的突变及损伤修复.ppt

1、2.6 DNA的突变及损伤修复,1 DNA的突变2 DNA的损伤修复,1、DNA的突变,1.1 突变的具体表现 1.2 突变产生的原因,1.1 突变的具体表现,1、碱基对的置换（substitution） 转换(Transition)： 最普通的一种点突变，指一种嘧啶被另一种嘧啶代替，一种嘌呤被另一种嘌呤代替。使GC对被AT对替换，或者相反。 颠换(Transversion)： 另一种不常见的点突变，嘌呤被嘧啶代替或者相反，因此AT对变成了TA、GC对。2、移码突变（frameshift mutation） 由碱基的缺失或插入造成。,DNA突变的类型,野生型基因,碱基对的置换(substitu

2、tion),移码突变(framesshift mutation),1.2 突变产生的原因,两个概念：自发突变（spontaneous mutation)：由于正常的细胞活动，或细胞与环境的随机相互作用，这些过程所引起的生物DNA序列的改变。诱发突变（induced mutation): 特定的化学或物理因素引起的DNA序列改变。Note: 所有突变都包含DNA序列的改变；,（一）DNA分子的自发性损伤,1、DNA复制中的错误 以DNA为模板按硷基配对进行DNA复制是一个严格而精确的事件，但也不是完全不发生错误的。 2、DNA的自发性化学变化 生物体内DNA分子可以由于各种原因发生变化，至少有：

3、 碱基的异构互变； 碱基的脱氨基作用； 脱嘌呤与脱嘧啶； 碱基修饰与链断裂,（二）物理因素引起的DNA损伤,1、紫外线引起的DNA损伤 当DNA受到最易被其吸收波长（260 nm）的紫外线照射时，主要是使同一条DNA链上相邻的嘧啶以共价键连成二聚体。 2、 电离辐射引起的DNA损伤 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应活性的自由基进而损伤DNA。损伤包括： 碱基变化; 脱氧核糖变化; DNA链断裂; 交联。,（三）化学因素引起的DNA损伤,1、烷化剂对DNA的损伤 碱基烷基化;

4、 碱基脱落; 断链; 交联 2、碱基类似物、修饰剂对DNA的损伤 如:人工可以合成一些碱基类似物用作促突变剂或抗癌药物，如5-溴尿嘧啶（5-BU）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、2-氨基腺嘌呤（2-AP）等。 还有一些人工合成或环境中存在的化学物质能专一修饰DNA链上的碱基或通过影响DNA复制而改变碱基序列，例如亚硝酸盐能使C脱氨变成U，经过复制就可使DNA上的G-C变成A-T对。,2 DNA的损伤修复,2.1 错配修复2.2 切除修复2.3 DNA直接修复2.4 重组修复2.5 SOS反应诱导的修复,2.1 错配修复（Mismatch repair),原核细胞内存在Dam甲基化酶，能使位于5GA

5、TC序列中腺苷酸的N6位甲基化。 复制后DNA在短期内（数分钟）为半甲基化的GATC序列，一旦发现错配碱基，即将未甲基化链切除一段包含错误碱基的序列，并以甲基化的链为模板进行修复。,据母链甲基化原则找出错配碱基的示意图,碱基错配修复过程示意图,2.2 切除修复 （excision repair),2.2.1 碱基切除修复 （base-excision repair),糖苷水解酶： 细胞中的各种，能特异切除受损核苷酸上的N-糖苷键，在DNA链上形成AP位点(去嘌呤或去嘧啶位点)。AP核酸内切酶：能在AP位点附近（5或3位置）将DNA链切开；核酸外切酶：移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA；D

6、NA聚合酶I： 合成新片段；DNA连接酶： 连接切口而修复。,2.2.2 核苷酸切除修复（nucleotide-excision repair）,当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除掉，并以完整的那一条链为模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢复正常结构的过程。,DNA的损伤和切除修复,碱基丢失,碱基缺陷或错配,结构缺陷,切开,核酸内切酶,核酸外切酶,切除,DNA聚合酶,DNA连接酶,AP核酸内切酶,核酸外切酶,切开,切除,修复,连接,糖苷酶,2. 3 DNA直接修复（direct repair）,生物体内存在多种DN

7、A损伤以后而并不需要切除碱基或核苷酸的机制，把损伤的碱基回复到原来状态的一种修复方式称为DNA的直接修复。,DNA紫外线损伤的光复合酶修复,1、形成嘧啶二聚体,2、光复合酶结合于损伤部位,3、酶被可见光激活,4、修复后酶被释放,2. 4 重组修复（Recombination repair）,又被称为“复制后修复”，它发生在复制之后。机体细胞对在复制起始时沿未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复，即先跳过该损伤部位，在新合成链中留下一个对应于损伤序列的缺口，该缺口由DNA重组来修复。即从同源DNA的母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再用新合成的序列来补上母链的空缺。,DNA的重组修

8、复,胸腺嘧啶二聚体,复制,核酸酶及重组蛋白,修复复制,DNA聚合酶,DNA连接酶,重组,2.2.6 SOS反应诱导的修复SOS response & DNA repair,SOS反应：细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求得生存而出现的应急效应。SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式。留下的错误较多，故又称为错误倾向修复（error-prone repair），使细胞有较高的突变率。,研究情况,应该说目前对真核细胞的DNA修复的反应类型、参与修复的酶类和修复机制了解还不多，但DNA损伤修复与细胞突变、寿命、衰老、肿瘤发生、辐射效应、某些毒物的作用都有密切的关系。人类遗传性疾病已发现4000多种，其中不少与DNA修复缺陷有关，例如着色性干皮病（xeroderma pigmentosum）就是第一个发现的DNA修复缺陷性遗传病，患者皮肤和眼睛对太阳光特别是紫外线十分敏感，身体暴光部位的皮肤干燥脱屑、色素沉着、容易发生溃疡、皮肤癌发病率高，常伴有神经系统障碍，智力低下等，病人的细胞对嘧啶二聚体和烷基化的清除能力降低。,