《DNA的修復》PPT課件

DNA的修復,由于染色體DNA在生命過程中占有至高無上的地位，DNA的復制的準確性以及DNA日常保養(yǎng)中的損傷修復就有著特別重要的意義。下表是大腸桿菌中的DNA修復系統(tǒng)：,2020/5/11,1,重點內容：DNA損傷修復方式；DNA突變類型難點內容：基因間校正教學目的：了解DNA損傷的原因及修復方式；突變的產(chǎn)生及校正。,引起損傷的因素:自發(fā)性損傷(復制中的損傷、堿基的自發(fā)性化學改變、脫氨基、堿基丟失、細胞的代謝產(chǎn)物對DNA的損傷)物理因素引起的損傷(電離輻射、紫外線)化學因素引起的損傷（烷化劑、堿基類似物）引起損傷的類型：堿基脫落、堿基（或核苷）改變、錯誤堿基（堿基的取代）、堿基的插入或缺失、鏈的斷裂、鏈交聯(lián)（鏈內、鏈間）、嘧啶二聚體等等,4.1GeneMutations,CausesofMutationsSpontaneousReplicationErrorsSpontaneousChemicalChangesChemicallyInducedMutationsRadiation,化學因素：,DNA的修復,2020/5/11,11,DNA修復系統(tǒng)直接修復錯配修復切除修復重組修復SOS修復,DNA直接修復（directrepair）,生物體內存在多種DNA損傷以后而并不需要切除堿基或核苷酸的機制，這種修復方式稱為DNA的直接修復。,嘧啶二聚體的產(chǎn)生,相鄰的胸腺嘧啶,光復活(photoreactivation),可見光存在的條件下，在光復活酶作用下將UV引起嘧啶二聚體分解為單體的過程。,過程光復活酶與T=T結合形成復合物;復合物吸收可見光切斷T=T之間的C-C共價鍵,使二聚體變成單體;光復活酶從DNA鏈解離。,DNA紫外線損傷的光復合酶直接修復,光復活（photoreactivation）直接修復,-TT-AA-,復制前、不容易出錯,400nm藍光、PR酶(photo-reactivationenzyme)光敏裂合酶（photolyase）,烷基化堿基的直接修復,在大腸桿菌中O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉移酶（Ada），通過從O6-甲基鳥嘌呤上把甲基直接轉移到酶的半胱氨酸殘基上來直接回復DNA的損傷可修復甲基化的堿基和甲基化的磷酸二酯鍵。（自殺性酶）,DNA斷裂口直接修復：,在DNA5-P端和3-OH端未受損害的情況下，連接酶能夠直接修復DNA的斷裂口。,切除修復,1、內切酶識別損傷部位，并在5端切開；2、外切酶作用下連同受損傷的部位，從5端到3端切除；3、合成新鏈填補缺口；4、連接酶連接。,堿基切除修復：BER可以去除因脫氨基或堿基丟失及其它因素產(chǎn)生的DNA損傷。,形成去AP位點AP核酸內切酶切除受損片段DNA聚合酶I和DNA連接酶修復DNA鏈,DNA糖苷酶(glycosylase)能識別DNA受損核酸位點，特異性切開受損核苷酸上的糖苷鍵，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點，稱為AP位點。DNA分子中一旦產(chǎn)生了AP位點，AP核酸內切酶就會切開Ap位點附近的磷酸二酯鍵，并移去包括AP位點核苷酸在內的小片段DNA。,BaseExcisionRepair,-TAGC-ATCG-,-TAGC-ACG-,U,G,C,U,A,-TAGC-ACG-,-TAGC-ATCG-,核苷酸切除修復DNA切割酶切割移去12-13個核苷酸（原核）或27-29個核苷酸（真核）的單鏈DNA，再由DNA聚合酶和DNA連接酶修復DNA鏈,二聚體,錯配修復系統(tǒng)(MRSMismatchRepairSystem),錯配修復堿基來源：校正活性所漏校的堿基,+-A-T-,錯配修復（Mismatchrepair),錯配修復（Mismatchrepair),原核細胞內存在Dam甲基化酶，能使位于5GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。復制后DNA在短期內（數(shù)分鐘）為半甲基化的GATC序列，一旦發(fā)現(xiàn)錯配堿基，即將未甲基化鏈切除一段包含錯誤堿基的序列，并以甲基化的鏈為模板進行修復。,DNA合成過程中的甲基化變化,DNA中的GATC(palindromicseq.)為m6A甲基化敏感位點,平均每2kb左右有一GATCseq.,錯配修復系統(tǒng)受甲基化的引導,2020/5/11,29,錯配修復一旦在DNA復制過程中發(fā)生錯配，通過該系統(tǒng)幾乎能完全修正。該系統(tǒng)對DNA復制忠實性貢獻很大。修復過程：識別錯配，復合物的形成，甲基化及非甲基化鏈的切開，切除含錯配的部分DNA鏈，合成新鏈新鏈再度甲基化,錯配修復系統(tǒng)組成（Mismatchrepairsystem）,DNA腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶),DNApolymerase填補單鏈DNA缺口,HelicaseSSB外切核酸酶(和)連接酶,MCE(mismatchcorrectenzyme),3subunitsmutH,L,S,錯配修復,大腸桿菌DNA甲基化位點新合成的DNA,Mis-pairedbases,DNA突變,突變（Mutation）：DNA堿基序列水平發(fā)生永久的可遺傳的改變稱為突變。突變體：攜帶突變的個體，群體或株系叫突變體。突變型：突變類型點突變(pointmutation)：移碼突變(frameshiftmutation)：,突變的類型,1、堿基對的置換（substitution）轉換(Transition)：最普通的一種點突變，指一種嘧啶被另一種嘧啶代替，一種嘌呤被另一種嘌呤代替。使GC對被AT對替換，或者相反。顛換(Transversion)：另一種不常見的點突變，嘌呤被嘧啶代替或者相反，如AT對變成了TA、CG對。2、移碼突變（frameshiftmutation）由堿基的缺失或插入造成。,AGTC,DNA突變的類型,野生型基因,-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-,堿基對的置換(substitution),移碼突變(framesshiftmutation),編碼區(qū)突變類型,突變,同義突變,錯義突變,無義突變,同義突變Synonymousmutation,雖然，DNA上堿基發(fā)生了變化，但僅僅是改變了某種氨基酸的同義密碼子，基因表達的氨基酸序列不變，生物活性不變。屬于“無聲突變”。,38,e.g.亮aaCUUCUAUUA對應的DNACTTCTATTAe.g.亮aaCUCCUGUUG對應的DNACTCCTGTTG,錯義突變(Missensemutation）：密碼子的第一、二位堿基改變導致對應的aa改變,G,A,A,G,T,A,中性突變Neutralmutation,雖然，DNA的堿基發(fā)生了改變，但突變體的性狀幾乎不變，蛋白質的活性幾乎不變。屬于“錯義突變”中的一種形式也屬于“無聲突變”Silentmutation。,41,無義突變Nonsensemutation,因DNA上堿基的改變，或者堿基插入、缺失造成移碼現(xiàn)象，使原氨基酸密碼子變?yōu)榻K止密碼子的過程。這種突變會使得翻譯過早的中斷，表達的蛋白質失去了活性。,42,移碼突變Frameshiftmutation,當DNA中插入或缺失核苷酸，或加入嵌合劑時，造成閱讀框的移動，使基因轉錄的mRNA三聯(lián)密碼改變，表達的氨基酸序列面目全非，或部分改變，或不表達,甚至造成生物致死（Lethal）的現(xiàn)象。,回復突變,回復突變：基因第二次突變時，在第一次突變位點上恢復成原來堿基的現(xiàn)象。這種幾率在自然界很小。A-aa-A習慣上說的“回復突變”，確切地說是“校正突變”。,基因校正,基因的第二個位點突變，來抑制第一個位點突變的表現(xiàn)型效應。使第二次表現(xiàn)型恢復為野生型、或成為有活性的突變體。,47,校正方式：,基因內校正（兩次突變位點，在同一條染色體上。）基因間校正（兩次突變位點，在不同染色體上。）,48,基因內校正,5-CAGGACAACACTGCATGCCCAAATACTTTGGGTGA-33-GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTATGAAACCCACT-5,5-CAGGACAACACTGCATGCCCAAATAGTTTGGGTGA-33-GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTATCAAACCCACT-5,5-CAGGACAACACTGCATGCCCAAACAGTTTGGGTGA-33-GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTGTCAAACCCACT-5,野生型,+,-,第一次突變,第二次突變有幾種情況,1.回復突變,-,2.同點抑制突變,-,3.異點抑制突變,有活性的突變體,+,+,+,+,失活,50,基因內抑制突變,Lys,Glu,Lys,Glu,第二次突變并不恢復已突變的蛋白質結構，而是改變另一個蛋白質，來補償原來突變造成的缺陷。使第二次表現(xiàn)型恢復為野生型