突變修復(fù)與重組

突變修復(fù)與重組第1頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第一節(jié)突變第二節(jié)修復(fù)第三節(jié)重組本章要點(diǎn)：突變的概念、類型DNA修復(fù)的主要方式

了解重組的分子基礎(chǔ)第2頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五一、突變的主要類型

突變是DNA堿基序列水平上的永久的、可遺傳的改變。

廣義的突變包括染色體畸變和基因突變狹義的突變通常指基因突變

第一節(jié)：突變（mutation)根據(jù)突變發(fā)生的細(xì)胞類型：體細(xì)胞突變(Somaticmutation)

生殖細(xì)胞突變(Germ-linemutation)根據(jù)突變發(fā)生的細(xì)胞類型、對(duì)基因功能的影響、突變的方式、發(fā)生的原因等可對(duì)突變進(jìn)行不同的分類可遺傳給后代僅表現(xiàn)于當(dāng)代，癌癥第3頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五根據(jù)對(duì)基因功能的影響功能獲得突變（gainoffunctionmutation):

使基因功能增強(qiáng)或不受抑制的突變。

功能失活突變（lossoffunctionmutation)：使基因功能失活或顯著下降的突變。根據(jù)突變的表達(dá)類型

非條件型突變:

在任何條件下均可表現(xiàn)的突變

條件型突變:

突變的表現(xiàn)=突變基因型+誘導(dǎo)條件

第4頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五根據(jù)突變的方式：缺失（deletion），DNA序列上缺失一個(gè)或多個(gè)堿基

堿基替換（basesubstitution），DNA分子中一個(gè)堿基被另一個(gè)堿基替代

倒位（inversion），一段堿基序列發(fā)生倒轉(zhuǎn)，但仍保留在原來的位置上

又稱點(diǎn)突變插入（insertion），DNA序列中插入一個(gè)或多個(gè)堿基重復(fù)（duplication），一段堿基序列發(fā)生一次重復(fù)易位（translocation），一段堿基序列從原來的位置移出，并插入到基因組的另一位置第5頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五堿基替換：

根據(jù)堿基變化的不同，可以分為：轉(zhuǎn)換（transition)：嘌呤與嘌呤之間，或嘧啶與嘧啶之間的替換顛換（transversion）：嘌呤與嘧啶之間的替換。第6頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五缺失、插入缺失和插入常導(dǎo)致移碼突變（frameshiftmutations），結(jié)果產(chǎn)生截短的或異常的多肽鏈。第7頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五根據(jù)對(duì)遺傳信息的影響1同義突變(samesensemutation)：堿基替換改變密碼子但并不改變氨基酸

如GAU→GAC，但仍是天冬氨酸DNA的容錯(cuò)機(jī)制。2錯(cuò)義突變（missensemutation）：指堿基替換改變密碼子并改變氨基酸。

錯(cuò)義突變使蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)活性和功能不同程度的改變。一般性質(zhì)相似的氨基酸替換對(duì)蛋白質(zhì)的影響小，而性質(zhì)不同的氨基酸的替換可能強(qiáng)烈的影響蛋白質(zhì)的功能。例如人的鐮刀性貧血癥（HbS)。密碼子的簡(jiǎn)并性第8頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五正常人紅細(xì)胞鐮刀狀貧血病人的紅細(xì)胞第9頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五

CTTCAT谷氨酸纈氨酸第10頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五3無義突變（nonsensemutation):堿基替換使編碼氨基酸的密碼子突變?yōu)榻K止密碼子，mRNA在翻譯時(shí)提前終止，形成的肽鏈不完全，一般沒有活性。中性突變（neuralmutation):

不影響蛋白質(zhì)正常功能的錯(cuò)義突變同義突變與中性突變又稱為：無聲突變或沉默突變（silentmutation)4通讀（readingthrough):堿基替換使終止密碼子突變?yōu)榫幋a氨基酸的密碼子，轉(zhuǎn)錄出的mRNA在翻譯時(shí)不能適時(shí)終止。第11頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五按突變發(fā)生的原因分類

自發(fā)突變(spontaneousmutation):在自然狀況下發(fā)生的突變。

誘發(fā)突變(inducedmutation):外界因素誘發(fā)引起的突變。自發(fā)突變的分子基礎(chǔ)

DNA復(fù)制錯(cuò)誤

自發(fā)損傷

轉(zhuǎn)座因子第12頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五DNA復(fù)制錯(cuò)誤遺傳物質(zhì)是DNA,DNA復(fù)制是半保留復(fù)制,如果發(fā)生錯(cuò)誤,引起堿基替換(basesubstitution),造成DNA遺傳信息的改變。從而導(dǎo)致基因突變。

正常情況下,A-T配對(duì),氨基態(tài)的腺嘌呤(A)只與胸腺嘧啶(T)配對(duì),但有時(shí)可轉(zhuǎn)變成稀有的亞氨基形式,可以與胞嘧啶配對(duì),形成A-C,再經(jīng)一次復(fù)制,DNA分子中的A-T對(duì)變成了G-C對(duì).

第13頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五自發(fā)損傷(spontaneouslesions)

自然產(chǎn)生的DNA損傷引起突變1.脫嘌呤：最為常見，DNA分子中堿基和脫氧核糖間的糖苷鍵受到破壞，從而引起鳥嘌呤(G)或腺嘌呤(A)從DNA分子上脫落下來。常引起缺失或插入突變2.氧化性損傷：個(gè)體自然產(chǎn)生的氧化基，氧化物如超氧自由基,氫氧自由基及過氧化基等，能對(duì)DNA造成氧化性損傷，引起突變。第14頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五3.脫氨基：腺嘌呤（A)脫氨基變?yōu)榇吸S嘌呤（H）ATGC胞嘧啶（C）脫氨基變?yōu)槟蜞奏ぃ║）GCAT第15頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五誘發(fā)突變的分子基礎(chǔ)

誘變劑可以取代堿基，改變堿基或破壞堿基，使DNA發(fā)生錯(cuò)配，而引起基因突變。生物因素(黃曲霉素等)誘變劑的分類：物理誘變劑（電離輻射等）化學(xué)誘變劑（堿基類似物、脫氨劑、烷化劑、嵌入劑等）第16頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五(1)物理誘變劑

紫外線X－射線和γ－射線嘧啶二聚體胸腺嘧啶紫外線：波長(zhǎng)為100～400nm的電磁輻射，非電離輻射，直接作用于DNA。X-射線和γ-射線：電離輻射直接作用于DNA，對(duì)DNA產(chǎn)生損傷產(chǎn)生多種突變，并且常常造成DNA重排，例如缺失、倒轉(zhuǎn)和移位。作用于水分子以及其他分子產(chǎn)生離子和自由基，自由基對(duì)DNA分子產(chǎn)生廣泛損傷。第17頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五(2)化學(xué)誘變劑

1堿基類似物：

與堿基結(jié)構(gòu)類似，可替代正常堿基摻入DNA分子，引起堿基替換。

如5-溴尿嘧啶（BU）是胸腺嘧啶T的類似物，可摻入DNA分子中。

酮式BU與A配對(duì)，而烯醇式與G配對(duì)容易引起G-C對(duì)與A-T對(duì)的互相轉(zhuǎn)換。。堿基類似物還有5-溴脫氧尿苷（BrdU），5-尿嘧啶，5-氯尿嘧啶及其脫氧核苷，2-氨基嘌呤（2-AP）等第18頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五AGCTTCCTATCGAAGGATAGCTBCCTATCGAAGGATBaseanalogincorporationAGCTBCCTATCGAGGGATAGCTTCCTATCGAAGGAT1stroundofreplicationAGCTBCCTATCGAAGGATAGCTCCCTATCGAGGGAT2ndroundofreplicationA·TG·Ctransition第19頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五2.脫氨劑(Deaminationagents）除去堿基上的氨基，改變其配對(duì)性質(zhì)第20頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五3.烷化劑(Alkylating）

使DNA中的堿基發(fā)生烷化作用，引起特異性錯(cuò)配，或脫嘌呤。

包括芥子氣，甲磺酸已酯（EMS），亞硝基胍(NG)等。如EMS,使G的N位置帶有已基（已烷化），成為7-已基鳥嘌呤，不與C配對(duì)而與T配對(duì)，使G-C轉(zhuǎn)換成A-T。第21頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五4.嵌入劑（intercalatingagents）吖啶類化合物是一種平面三環(huán)分子，其大小和形狀與一個(gè)堿基對(duì)相似，插入DNA分子中兩個(gè)相鄰的堿基之間，使得原來相鄰的堿基對(duì)分開一定的距離，致使DNA在復(fù)制時(shí)增加或缺失一個(gè)堿基，造成移碼突變。

吖啶橙（acridineorange）、原黃素(proflavine)和溴化乙啶（ethidiumbromide）第22頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五

黃曲霉素B1(AFB1)：霉變的花生等食物中含有大量的AFB1，AFB1是一種強(qiáng)致癌劑?？稍贕的N-T位形成一個(gè)加成復(fù)合物即產(chǎn)生無嘌呤位點(diǎn)，使GC顛換為T-A，引起基因突變?？蓪?dǎo)致肝癌。第23頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五二、正向突變、回復(fù)突變與突變的校正正向突變（forwardmutation）：

改變了野生型性狀的突變，使性狀由野生型變?yōu)橥蛔冃??；貜?fù)突變（reversemutation）：

使突變型性狀恢復(fù)到野生型性狀的突變。大多數(shù)回復(fù)突變都發(fā)生在另一位點(diǎn)。因此，這樣的突變并未恢復(fù)野生型的序列，只是其表型被抑制了。第二點(diǎn)突變可以發(fā)生在同一基因上，也可以發(fā)生在不同的基因上，前者稱為基因內(nèi)抑制，后者稱為基因間抑制。第24頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五1.基因內(nèi)抑制氨基酸上所帶的電荷影響蛋白質(zhì)構(gòu)象第25頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第26頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第27頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第28頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五氨基酸側(cè)鏈的大小影響構(gòu)象第29頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五2．基因間抑制如：無義突變的表型可被tRNA基因的突變所抑制基因間抑制常發(fā)生在tRNA或tRNA功能相關(guān)基因上。第30頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五AGAUCUArgGlyGGACCUUCUGlyCCUGly錯(cuò)義抑制突變(Missensesuppressor)Gly第31頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五基因間移碼抑制突變

基因內(nèi)和基因間的錯(cuò)義（無義）、移碼抑制突變均由相應(yīng)的錯(cuò)義（無義）、移碼突變抑制第32頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五突變熱點(diǎn)（hotspot），

突變可以發(fā)生在基因組中的任一位點(diǎn)。但是在基因組中，也存在一些位點(diǎn)，這些位點(diǎn)發(fā)生突變的幾率比隨機(jī)分布所估計(jì)的要高出許多，可能是預(yù)期的10倍或100倍，這些位點(diǎn)被稱為突變熱點(diǎn)，發(fā)生在熱點(diǎn)上的突變常常是相同的。大多數(shù)突變熱點(diǎn)是DNA分子中的5－甲基胞嘧啶位點(diǎn)。第33頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五5mC處的突變率明顯高于其它堿基處第34頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五

增變基因（mutatorgene）：

突變后可使整個(gè)基因組中的突變率明顯上升的基因。增變基因大多與DNA復(fù)制或修復(fù)有關(guān)。第35頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五一系列物理或化學(xué)因素可以對(duì)DNA造成化學(xué)損傷。這些因素包括化學(xué)誘變劑、輻射以及DNA分子自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)等。有些類型的DNA損傷，如胸腺嘧啶二聚體或DNA骨架的斷裂，使得DNA不能再作為復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。第二節(jié)DNA的修復(fù)第36頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五另一些損傷產(chǎn)生了改變了的堿基，它們不會(huì)阻止復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，但是可引起錯(cuò)配，在下一輪復(fù)制之后導(dǎo)致DNA序列的永久改變。例如，胞嘧啶通過脫氨作用轉(zhuǎn)化為尿嘧啶，產(chǎn)生U∶G錯(cuò)配，在下一輪復(fù)制之后，一條子代DNA分子上的C∶

G被

T∶A所取代。細(xì)胞在進(jìn)化過程中，形成了多種修復(fù)機(jī)制，以保證在損傷阻遏復(fù)制或者產(chǎn)生突變之前就識(shí)別并修復(fù)損傷。

第37頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五一、光復(fù)活（Photoreactivation）

在可見光存在的情況下，DNA光解酶（DNAphotolyase）把環(huán)丁烷嘧啶二聚體分解為單體。DNA光解酶,又稱光復(fù)活酶（photoreactivatingenzyme）。光解酶在暗中結(jié)合到環(huán)丁烷二聚體上，吸收300～350nm的光后被激活，裂解二聚體后與DNA分子脫離。從光復(fù)活修復(fù)過程可以看出，光解酶不是將嘧啶二聚體替換掉，而是將兩個(gè)嘧啶環(huán)之間的非正常化學(xué)鍵切開，恢復(fù)到原來的形式。由于這種修復(fù)作用只在可見光下才可發(fā)生，所以這種修復(fù)機(jī)制稱為光復(fù)活。

第38頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第39頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五二、烷基的轉(zhuǎn)移一些酶可將烷基從核苷酸轉(zhuǎn)移到自身的多肽鏈上，例如，在人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)有一種O6-甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶，能直接將DNA鏈鳥嘌呤O6位上的甲基移到蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基上而修復(fù)損傷的DNA。第40頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第41頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五核苷酸切除修復(fù)需要移去一段包括損傷在內(nèi)的核苷酸序列，然后再通過DNA合成把余下的單鏈缺口填補(bǔ)上。它可以修復(fù)一系列損傷，包括環(huán)丁烷二聚體、6－4光產(chǎn)物和鏈間交聯(lián)等引起的DNA變形（majordistortion）。盡管這些損傷也可以通過途徑進(jìn)行修復(fù)，但NER是它們的主要修復(fù)手段。其他能夠引起DNA產(chǎn)生顯著變形的損傷也可以通過該途徑進(jìn)行修復(fù)。但是，這種機(jī)制不能修復(fù)DNA上的錯(cuò)配堿基，以及僅造成DNA微小變形的堿性類似物和甲基化堿基。三、核苷酸切除修復(fù)第42頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五

修復(fù)過程需要多種酶的一系列作用，其中包括UvrA,UvrB,UvrC和UvrD。由2個(gè)UvrA亞基和1個(gè)UvrB亞基構(gòu)成的復(fù)合體，非特異性地結(jié)合在DNA分子上，并沿DNA分子滑動(dòng)，對(duì)DNA進(jìn)行掃描，其中UvrA負(fù)責(zé)檢測(cè)螺旋中的扭曲，一旦抵達(dá)扭曲部位，UvrA就會(huì)退出復(fù)合體。UvrB募集UvrC,UvrC具有核酸內(nèi)切酶活性，它切斷損傷位點(diǎn)兩側(cè)的磷酸二酯鍵，3’切割點(diǎn)距損傷位點(diǎn)4－5個(gè)核苷酸，5’切割點(diǎn)距損傷位點(diǎn)8個(gè)核苷酸。第43頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五UvrD與5’端的切點(diǎn)結(jié)合。UvrD是一種解旋酶（又稱DNAhelicaseII），它解開兩個(gè)切點(diǎn)之間的DNA雙螺旋，導(dǎo)致一段短的帶有損傷的ssDNA和UvrC被釋放出來，此時(shí)UvrB仍結(jié)合于另一條單鏈DNA分子上，可能是防止單鏈被降解,也可能是指導(dǎo)DNA聚合酶I與缺口的3’OH結(jié)合，合成一段新的核苷酸片斷填補(bǔ)缺口，同時(shí)釋放出UvrB,最后一個(gè)磷酸二酯鍵由DNA連接酶催化形成。第44頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五核苷酸的切除修復(fù)DNA解螺旋酶第45頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五核苷酸切除修復(fù)（2）光解酶uvrB、uvrA蛋白結(jié)合uvrB產(chǎn)生3’-端切口uvrC產(chǎn)生5’-端切口DNA聚合酶Ⅰ或ⅡDNA連接酶uvrD切除第46頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五四、堿基切除修復(fù)DNA糖基化酶（glycosylases）能夠切斷脫氨堿基、甲基化堿基和氧化堿基等非正常堿基與脫氧核糖之間的糖苷鍵，在DNA上產(chǎn)生一個(gè)無嘌呤（apurinic）或無嘧啶（apyrimidinic）位點(diǎn)（AP位點(diǎn)）。細(xì)胞胞內(nèi)的AP核酸內(nèi)切酶，附著在AP位點(diǎn)上，并在AP位點(diǎn)的5’-端切斷磷酸二酯鍵，形成一個(gè)游離的3’－OH末端。DNA聚合酶I利用其5’-3’外切酶活性切去AP位點(diǎn)以及其下游的一段核苷酸序列，同時(shí)延伸3’-OH末端填補(bǔ)缺口。最后的切口由DNA連接酶封閉。第47頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第48頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五錯(cuò)配修復(fù)一旦在DNA復(fù)制過程中發(fā)生錯(cuò)配，通過該系統(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，DNA外切酶切除含錯(cuò)配的部分DNA鏈，DNA聚合酶III合成新鏈。五、錯(cuò)配修復(fù)（mismatchrepair）第49頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五

當(dāng)新合成的DNA鏈上出現(xiàn)錯(cuò)配的堿基對(duì)時(shí)，2分子MutS識(shí)別并結(jié)合錯(cuò)配的堿基對(duì)。接著2分子的MutL蛋白結(jié)合到MutS－DNA復(fù)合體上。DNA分子通過MutS－MutL復(fù)合體在兩個(gè)方向上的滑動(dòng)形成一個(gè)回環(huán)。一旦遇到半甲基化的GATC序列，MutS－MutL便募集MutH。MutH在子鏈GATC序列的5’端切斷磷酸二酯鍵，產(chǎn)生一個(gè)3’－羥基末端和一個(gè)5’－磷酸末端(...pN-3'-OH+pGpApTpC....)。核酸外切酶在解旋酶（UvrD）及Ssb蛋白的協(xié)作下，從切口處開始去除一段包括錯(cuò)配堿基在內(nèi)的一段堿基序列。最后，DNA聚合酶III和DNA連接酶根據(jù)親本鏈的序列填補(bǔ)子鏈上被切除的部分，包括錯(cuò)配的堿基。第50頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第51頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第52頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五六重組修復(fù)1.概念:通過對(duì)DNA的復(fù)制和同源鏈的重組，來完成對(duì)損傷部位的修復(fù)，又稱復(fù)制后修復(fù)。2.特點(diǎn):①修復(fù)過程伴隨DNA的復(fù)制和重組；②僅修復(fù)新合成的不完整的單鏈，原先的損傷單鏈仍然保留；③部分重組蛋白的精確性差，修復(fù)的出錯(cuò)率較高。3.重組修復(fù)過程：(1)復(fù)制：以損傷單鏈為模板復(fù)制時(shí)，越過損傷部位，對(duì)應(yīng)位點(diǎn)留下缺口；未損傷單鏈復(fù)制成完整雙鏈。(2)重組：缺口單鏈與完整同源單鏈重組，缺口轉(zhuǎn)移到完整鏈，使損傷單鏈的互補(bǔ)鏈完整，損傷單鏈仍然保留。(3)再合成：轉(zhuǎn)移后的缺口以新互補(bǔ)鏈為模板聚合補(bǔ)齊。第53頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五返回第54頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五七SOS修復(fù)1.概念：是在DNA分子受損傷的范圍較大而且復(fù)制受到抑制時(shí)出現(xiàn)的一種應(yīng)急修復(fù)作用。2.過程①當(dāng)DNA損傷較大時(shí)(如產(chǎn)生很多的T=T)，正常的DNA多聚酶復(fù)制到損傷位點(diǎn)時(shí)，其活性受到抑制；②短暫抑制后產(chǎn)生一種新的DNA多聚酶，催化損傷部位DNA的復(fù)制，由于新的DNA多聚酶的修復(fù)校正功能較低，新合成的堿基錯(cuò)配頻率較高，易引起突變。3.特點(diǎn)：①修復(fù)系統(tǒng)需要在DNA分子受損傷的范圍較大而且復(fù)制受到抑制時(shí)才能夠啟動(dòng)。②修復(fù)系統(tǒng)對(duì)錯(cuò)配堿基的修復(fù)校正功能低下，從而增加突變的頻率。第55頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五③在緊急情況下，細(xì)胞通過一定水平的變異來換取細(xì)胞的幸存，有利于細(xì)胞逃生。

4.SOS系統(tǒng)的啟動(dòng)：通過操縱子(結(jié)構(gòu)基因、啟動(dòng)子、操縱基因、調(diào)節(jié)基因)來實(shí)現(xiàn)：A.SOS基因：recA基因、UvrA、UvrB、UmuC等，也稱din基因(damageinduciblegene)，為操縱子的結(jié)構(gòu)基因；B.lex基因：阻遏蛋白基因，正常情況下結(jié)合在操縱基因上；C.recA基因：重組蛋白基因，應(yīng)急狀態(tài)下啟動(dòng)蛋白質(zhì)水解酶活性，水解阻遏蛋白，使din基因高效表達(dá)，從而啟動(dòng)SOS修復(fù)系統(tǒng)。第56頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五返回第57頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五DNA損傷和修復(fù)的生物學(xué)意義避免基因組的不穩(wěn)定性、癌癥和細(xì)胞死亡是至關(guān)重要的。DNA修復(fù)途徑可以識(shí)別和修復(fù)特異的DNA損傷，保證生物物種的遺傳穩(wěn)定性。第58頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五與DNA修復(fù)有關(guān)的人類遺傳疾?。褐愿善げ?Xerodermapigmentosum)

遺傳性大腸癌(Hereditarynonpolyposiscoloncancer；HNPCC)第59頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五著色性干皮病

(Xerodermapigmentosum)

是一種隱性遺傳性疾病，有些呈性連鎖遺傳。因核酸內(nèi)切酶異常造成DNA修復(fù)障礙所致。臨床以光暴露部位色素增加和角化及癌變?yōu)樘卣鳌?/p>

1.幼年發(fā)病，常有家族發(fā)病史。2.面部等暴露部位出現(xiàn)紅斑、褐色斑點(diǎn)及斑片，伴毛細(xì)血管擴(kuò)張，間有色素脫失斑和萎縮或疤痕。皮膚干燥。數(shù)年內(nèi)發(fā)生基底細(xì)胞癌、鱗癌及惡性黑素瘤。3.皮膚和眼對(duì)日光敏感。4.病情隨年齡逐漸加重，多數(shù)患者于20歲前因惡性腫瘤而死亡。5.組織病理晚期出現(xiàn)表皮非典型性增生、日光角化及鱗癌和基底細(xì)胞癌等惡性腫瘤。第60頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五著色性干皮病Xerodermapigmentosum第61頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五著色性干皮病患兒臉部著色性干皮病背部著色性干皮病組織切片第62頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五著色性干皮病的治療避免紫外線照射避免腫瘤致病因子對(duì)癥治療第63頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五遺傳性大腸癌中錯(cuò)配修復(fù)基因突變的概率

MSH2~30%MLH1~30%PMS1(rare)PMS2

(rare)MSH6(rare)Unknown~30%SporadicFamilialHNPCCFAPRareCRC

syndromesLiuBetal.NatMed2:169,1996第64頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五第三節(jié)：重組同源重組位點(diǎn)特異性重組轉(zhuǎn)座重組第65頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五同源遺傳重組Holliday模型斷裂交換分支移動(dòng)切開第66頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五(二)重組有關(guān)的酶依賴RecBCD起始的重組模型:

RecBCD有依賴ATP的核酸外切酶、核酸內(nèi)切酶和解螺旋酶活性，當(dāng)DNA斷裂時(shí)，它結(jié)合在其游離端，使其解旋并降解，直至酶移動(dòng)到chi位點(diǎn)（GCTGGTGG)，在其3＇側(cè)4-6核苷酸處將鏈切斷，產(chǎn)生3＇游離單鏈，隨后單鏈與RecA結(jié)合，開始同源區(qū)重組。第67頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五RecA蛋白的絲狀聚合體與DNA的相互作用RecA蛋白的帶狀圖解RecA蛋白的絲狀聚合體，每一圈螺旋由6個(gè)RecA蛋白單體構(gòu)成，其中一個(gè)單體由紅色標(biāo)出。第68頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五RecA蛋白引起DNA同源重組的模型第69頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五在大腸桿菌中由RuvA,RuvB和RuvC蛋白參與的同源重組。（a）RuvA四聚體的圖解。四個(gè)亞基形成的結(jié)構(gòu)像四個(gè)花瓣的花。（b）RuvA/RuvB的作用：（左）RuvA四聚體結(jié)合到Holliday位點(diǎn)；（中）RuvB六聚體結(jié)合到雜合雙螺旋的兩對(duì)面，DNA穿過其中心，RuvB六聚體的作用像馬達(dá)，促進(jìn)超螺旋分叉點(diǎn)通過復(fù)合體移動(dòng)。（右）RuvC結(jié)合到Holliday位點(diǎn)，由其核酸酶活性切斷核酸鏈，切割位點(diǎn)由剪切體辨認(rèn)。（c）RuvA四聚體的電荷分布，藍(lán)色表示正電荷，紅色表示負(fù)電荷，注意正電荷位于四聚體的表面，有四個(gè)負(fù)電荷區(qū)域位于其中心。（d）假設(shè)的RuvA四聚體與Holliday位點(diǎn)結(jié)合的結(jié)構(gòu)模型。第70頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五二、特異位點(diǎn)重組第71頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五細(xì)菌的特異位點(diǎn)重組沙門氏菌兩種鞭毛蛋白表達(dá)的調(diào)控第72頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五免疫球蛋白基因的重組IgG的分子結(jié)構(gòu)第73頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五（1）（2）（3）（4）（5）第74頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五重組位點(diǎn)有7和9nt的信號(hào)序列,中間間隔12或23bp。第75頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五免疫球蛋白基因重組的模型重組酶（RAC1/RAC2)復(fù)合體與重組信號(hào)序列結(jié)合復(fù)合體使編碼序列與重組信號(hào)序列之間的雙連斷裂，編碼序列的末端形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。重組信號(hào)序列結(jié)合形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。編碼序列連接前經(jīng)過加工，連接位點(diǎn)不十分確定，增加了免疫球蛋白的多樣性。DNA依賴性蛋白激酶(DNA-PK)和DNA連接酶參與了加工和連接過程。9堿基序列7堿基序列第76頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五在不同的核苷酸位點(diǎn)重組可以生成不同的蛋白質(zhì)第77頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五三、轉(zhuǎn)座重組McClintock的重要發(fā)現(xiàn)第78頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五轉(zhuǎn)座子具有反向末端重復(fù)序列以及在靶部位兩側(cè)產(chǎn)生的同向重復(fù)序列。在該例中靶序列為5bp，轉(zhuǎn)座子末端由9bp反向重復(fù)序列組成，數(shù)字1-9指序列重復(fù)堿基對(duì)。*兩側(cè)正向重復(fù)***末端反向重復(fù)**(一)細(xì)菌的轉(zhuǎn)座因子1.插入因子第79頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五2.組合型轉(zhuǎn)座子：兩個(gè)插入序列之間夾著一段序列（可以是某個(gè)基因，如抗性基因）。兩個(gè)插入序列可以同向或反向排列，有時(shí)均有轉(zhuǎn)座活性，有時(shí)只有一個(gè)有轉(zhuǎn)座活性。3.復(fù)合型轉(zhuǎn)座子：插入序列被轉(zhuǎn)座酶基因取代，圖示為Tn3(TnA家族）的結(jié)構(gòu)。兩端為38bp的反向重復(fù)，其兩側(cè)為5bp的靶序列，tnpA編碼轉(zhuǎn)座酶，tnpR編碼的蛋白質(zhì)可以作為解離酶（使轉(zhuǎn)座子與受體DNA形成的共整合體重組和解離），也可以作為阻遏蛋白調(diào)節(jié)tnpA和tnpR兩個(gè)基因的表達(dá)，res為解離的控制位點(diǎn)，TnpR蛋白結(jié)合于其上發(fā)揮調(diào)控作用。第80頁，共93頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)57分，星期五兩個(gè)IS10組件構(gòu)成一個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)座子，它能使位于他們之間的任何DNA易位。當(dāng)Tn10是一個(gè)小的圓形分子的一部分時(shí)，IS10重復(fù)序列可轉(zhuǎn)座至環(huán)狀分子的任一側(cè)。4.轉(zhuǎn)座的方式轉(zhuǎn)座子可用不同的方式轉(zhuǎn)座，轉(zhuǎn)座因子插入基因后可使基因失活，也可引起染色體的斷裂、重復(fù)、缺失、倒位、易