《DNA的修復(fù)》PPT課件

DNA的修復(fù),由于染色體DNA在生命過(guò)程中占有至高無(wú)上的地位，DNA的復(fù)制的準(zhǔn)確性以及DNA日常保養(yǎng)中的損傷修復(fù)就有著特別重要的意義。下表是大腸桿菌中的DNA修復(fù)系統(tǒng)：,2020/5/11,1,重點(diǎn)內(nèi)容：DNA損傷修復(fù)方式；DNA突變類(lèi)型難點(diǎn)內(nèi)容：基因間校正教學(xué)目的：了解DNA損傷的原因及修復(fù)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(fù)制中的損傷、堿基的自發(fā)性化學(xué)改變、脫氨基、堿基丟失、細(xì)胞的代謝產(chǎn)物對(duì)DNA的損傷)物理因素引起的損傷(電離輻射、紫外線(xiàn))化學(xué)因素引起的損傷（烷化劑、堿基類(lèi)似物）引起損傷的類(lèi)型：堿基脫落、堿基（或核苷）改變、錯(cuò)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(nèi)、鏈間）、嘧啶二聚體等等,4.1GeneMutations,CausesofMutationsSpontaneousReplicationErrorsSpontaneousChemicalChangesChemicallyInducedMutationsRadiation,化學(xué)因素：,DNA的修復(fù),2020/5/11,11,DNA修復(fù)系統(tǒng)直接修復(fù)錯(cuò)配修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù),DNA直接修復(fù)（directrepair）,生物體內(nèi)存在多種DNA損傷以后而并不需要切除堿基或核苷酸的機(jī)制，這種修復(fù)方式稱(chēng)為DNA的直接修復(fù)。,嘧啶二聚體的產(chǎn)生,相鄰的胸腺嘧啶,光復(fù)活(photoreactivation),可見(jiàn)光存在的條件下，在光復(fù)活酶作用下將UV引起嘧啶二聚體分解為單體的過(guò)程。,過(guò)程光復(fù)活酶與T=T結(jié)合形成復(fù)合物;復(fù)合物吸收可見(jiàn)光切斷T=T之間的C-C共價(jià)鍵,使二聚體變成單體;光復(fù)活酶從DNA鏈解離。,DNA紫外線(xiàn)損傷的光復(fù)合酶直接修復(fù),光復(fù)活（photoreactivation）直接修復(fù),-TT-AA-,復(fù)制前、不容易出錯(cuò),400nm藍(lán)光、PR酶(photo-reactivationenzyme)光敏裂合酶（photolyase）,烷基化堿基的直接修復(fù),在大腸桿菌中O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（Ada），通過(guò)從O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤上把甲基直接轉(zhuǎn)移到酶的半胱氨酸殘基上來(lái)直接回復(fù)DNA的損傷可修復(fù)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(fù)：,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(fù)DNA的斷裂口。,切除修復(fù),1、內(nèi)切酶識(shí)別損傷部位，并在5端切開(kāi)；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(bǔ)缺口；4、連接酶連接。,堿基切除修復(fù)：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(diǎn)AP核酸內(nèi)切酶切除受損片段DNA聚合酶I和DNA連接酶修復(fù)DNA鏈,DNA糖苷酶(glycosylase)能識(shí)別DNA受損核酸位點(diǎn)，特異性切開(kāi)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(diǎn)，稱(chēng)為AP位點(diǎn)。DNA分子中一旦產(chǎn)生了AP位點(diǎn)，AP核酸內(nèi)切酶就會(huì)切開(kāi)Ap位點(diǎn)附近的磷酸二酯鍵，并移去包括AP位點(diǎn)核苷酸在內(nèi)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(fù)DNA切割酶切割移去12-13個(gè)核苷酸（原核）或27-29個(gè)核苷酸（真核）的單鏈DNA，再由DNA聚合酶和DNA連接酶修復(fù)DNA鏈,二聚體,錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)(MRSMismatchRepairSystem),錯(cuò)配修復(fù)堿基來(lái)源：校正活性所漏校的堿基,+-A-T-,錯(cuò)配修復(fù)（Mismatchrepair),錯(cuò)配修復(fù)（Mismatchrepair),原核細(xì)胞內(nèi)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(fù)制后DNA在短期內(nèi)（數(shù)分鐘）為半甲基化的GATC序列，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)配堿基，即將未甲基化鏈切除一段包含錯(cuò)誤堿基的序列，并以甲基化的鏈為模板進(jìn)行修復(fù)。,DNA合成過(guò)程中的甲基化變化,DNA中的GATC(palindromicseq.)為m6A甲基化敏感位點(diǎn),平均每2kb左右有一GATCseq.,錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)受甲基化的引導(dǎo),2020/5/11,29,錯(cuò)配修復(fù)一旦在DNA復(fù)制過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)配，通過(guò)該系統(tǒng)幾乎能完全修正。該系統(tǒng)對(duì)DNA復(fù)制忠實(shí)性貢獻(xiàn)很大。修復(fù)過(guò)程：識(shí)別錯(cuò)配，復(fù)合物的形成，甲基化及非甲基化鏈的切開(kāi)，切除含錯(cuò)配的部分DNA鏈，合成新鏈新鏈再度甲基化,錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)組成（Mismatchrepairsystem）,DNA腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶),DNApolymerase填補(bǔ)單鏈DNA缺口,HelicaseSSB外切核酸酶(和)連接酶,MCE(mismatchcorrectenzyme),3subunitsmutH,L,S,錯(cuò)配修復(fù),大腸桿菌DNA甲基化位點(diǎn)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(chēng)為突變。突變體：攜帶突變的個(gè)體，群體或株系叫突變體。突變型：突變類(lèi)型點(diǎn)突變(pointmutation)：移碼突變(frameshiftmutation)：,突變的類(lèi)型,1、堿基對(duì)的置換（substitution）轉(zhuǎn)換(Transition)：最普通的一種點(diǎn)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(duì)被AT對(duì)替換，或者相反。顛換(Transversion)：另一種不常見(jiàn)的點(diǎn)突變，嘌呤被嘧啶代替或者相反，如AT對(duì)變成了TA、CG對(duì)。2、移碼突變（frameshiftmutation）由堿基的缺失或插入造成。,AGTC,DNA突變的類(lèi)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(duì)的置換(substitution),移碼突變(framesshiftmutation),編碼區(qū)突變類(lèi)型,突變,同義突變,錯(cuò)義突變,無(wú)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(dá)的氨基酸序列不變，生物活性不變。屬于“無(wú)聲突變”。,38,e.g.亮aaCUUCUAUUA對(duì)應(yīng)的DNACTTCTATTAe.g.亮aaCUCCUGUUG對(duì)應(yīng)的DNACTCCTGTTG,錯(cuò)義突變(Missensemutation）：密碼子的第一、二位堿基改變導(dǎo)致對(duì)應(yīng)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(zhì)的活性幾乎不變。屬于“錯(cuò)義突變”中的一種形式也屬于“無(wú)聲突變”Silentmutation。,41,無(wú)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(guò)程。這種突變會(huì)使得翻譯過(guò)早的中斷，表達(dá)的蛋白質(zhì)失去了活性。,42,移碼突變Frameshiftmutation,當(dāng)DNA中插入或缺失核苷酸，或加入嵌合劑時(shí)，造成閱讀框的移動(dòng)，使基因轉(zhuǎn)錄的mRNA三聯(lián)密碼改變，表達(dá)的氨基酸序列面目全非，或部分改變，或不表達(dá),甚至造成生物致死（Lethal）的現(xiàn)象。,回復(fù)突變,回復(fù)突變：基因第二次突變時(shí)，在第一次突變位點(diǎn)上恢復(fù)成原來(lái)堿基的現(xiàn)象。這種幾率在自然界很小。A-aa-A習(xí)慣上說(shuō)的“回復(fù)突變”，確切地說(shuō)是“校正突變”。,基因校正,基因的第二個(gè)位點(diǎn)突變，來(lái)抑制第一個(gè)位點(diǎn)突變的表現(xiàn)型效應(yīng)。使第二次表現(xiàn)型恢復(fù)為野生型、或成為有活性的突變體。,47,校正方式：,基因內(nèi)校正（兩次突變位點(diǎn)，在同一條染色體上。）基因間校正（兩次突變位點(diǎn)，在不同染色體上。）,48,基因內(nèi)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(fù)突變,-,2.同點(diǎn)抑制突變,-,3.異點(diǎn)抑制突變,有活性的突變體,+,+,+,+,失活,50,基因內(nèi)抑制突變,Lys,Glu,Lys,Glu,第二次突變并不恢復(fù)已突變的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，而是改變另一個(gè)蛋白質(zhì)，來(lái)補(bǔ)償原來(lái)突變?cè)斐傻娜毕荨Ｊ沟诙伪憩F(xiàn)型恢復(fù)為野生型