遺傳毒理學(xué)課件

遺傳毒理學(xué)

山西醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生毒理教研室鄭金平1ppt課件遺傳毒理學(xué)1ppt課件1、遺傳毒理學(xué)基本概念2、遺傳毒性形成的主要機(jī)制3、遺傳毒性后果及其遺傳毒理學(xué)應(yīng)用4、遺傳毒理學(xué)研究方法

講授內(nèi)容

2ppt課件1、遺傳毒理學(xué)基本概念講授內(nèi)容2ppt課件一、基本概念遺傳毒理學(xué)（genetictoxicology）

研究環(huán)境因素對(duì)機(jī)體遺傳物質(zhì)和遺傳過程的作用,闡明遺傳毒性對(duì)機(jī)體健康的后果及其作用機(jī)制,為防止環(huán)境因素對(duì)遺傳物質(zhì)的損傷、增加生物的遺傳負(fù)荷，保護(hù)生態(tài)平衡和人體的健康提供科學(xué)依據(jù)的一門毒理學(xué)分支學(xué)科。3ppt課件一、基本概念遺傳毒理學(xué)（genetictoxicolog

（一）遺傳毒性的類型基因突變（genemutation）染色體畸變(chromosomeaberration)

染色體結(jié)構(gòu)畸變（structuralchromosomeaberration）染色體數(shù)目改變（numericalchromosomeaberration）DNA損傷4ppt課件（一）遺傳毒性的類型基因突變（genemutation）5ppt課件5ppt課件1、基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了堿基對(duì)組成和排列序列的改變1、堿基置換2、移碼突變3、三核苷酸重復(fù)4、大段損傷6ppt課件1、基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了堿基對(duì)組成和排列序列的改變堿基置換

basesubstitution轉(zhuǎn)換transitionA----GC----T顛換transversionA----CTC---AGG----CTT----AG7ppt課件堿基置換basesubstitution轉(zhuǎn)換trans移碼突變

frameshiftmutation堿基插入或缺失

1或非3的倍數(shù)------移碼

3或3的倍數(shù)---------整碼突變8ppt課件移碼突變frameshiftmutation堿基插入或缺三核苷酸重復(fù)（tripletrepeats）又稱三聯(lián)體重復(fù)、三核苷酸擴(kuò)展即一特定的三聯(lián)核苷酸擴(kuò)增，重復(fù)數(shù)目超過正常數(shù)目如：正常人ＦＭＲ－１基因中CCG/CCG

三核苷酸正常重復(fù)6-54次，而在脆性X綜合癥的人體內(nèi)重復(fù)50-1500次。在強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良癥、亨廷頓（Huntington’s）病中也有此異常重復(fù)9ppt課件三核苷酸重復(fù)（tripletrepeats）又稱三聯(lián)體重復(fù)大段損傷

largesegmentdamage指DNA鏈大段（數(shù)個(gè)至數(shù)千個(gè)堿基）的插入或缺失（可波及兩個(gè)或數(shù)個(gè)基因）10ppt課件大段損傷largesegmentdamage指DNA鏈基因突變的分類1.按突變發(fā)生原因分類

2.按遺傳信息的改變分類3.按突變效應(yīng)的方向分類4.按基因結(jié)構(gòu)改變類型分類自發(fā)突變誘發(fā)突變點(diǎn)突變移碼突變?nèi)塑账嶂貜?fù)大段損傷同義突變錯(cuò)義突變無義突變正向突變回復(fù)突變11ppt課件基因突變的分類1.按突變發(fā)生原因分類自發(fā)突變點(diǎn)突變同義突2、染色體結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w畸變:

由于染色體或染色單體斷裂，造成染色體或染色單體缺失，或引起各種重排，從而出現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)異常的稱為染色體畸變或染色體結(jié)構(gòu)畸變斷裂劑:凡能引起染色體斷裂的物質(zhì)斷裂作用:染色體斷裂作用的發(fā)生或過程即為斷裂作用。12ppt課件2、染色體結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w畸變:由于染色體或染色單體斷裂，2、染色體結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w型畸變

chromosome-typeaberration染色單體型畸變

chromatid-typeaberration13ppt課件2、染色體結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w型畸變13ppt課件染色體結(jié)構(gòu)畸變的類型

裂隙（gap）

斷裂（break）14ppt課件染色體結(jié)構(gòu)畸變的類型裂隙（gap）斷裂14ppt染色體結(jié)構(gòu)畸變類型1、裂隙(gap)和斷裂(break)2、斷片(fragment)、微小體(minutebody)和缺失(deletion)3、環(huán)狀染色體(ringchromosome)和無著絲粒環(huán)(acentricring)4、倒位(inversion)5、插入(insertion)和重復(fù)(duplication)6、易位(translocation)15ppt課件染色體結(jié)構(gòu)畸變類型1、裂隙(gap)和斷裂(break)1染色體結(jié)構(gòu)畸變類型著絲粒融合（centicfusion），又稱羅伯遜易位(Robersoniantranslocation)等臂染色體(isochromosome)16ppt課件染色體結(jié)構(gòu)畸變類型著絲粒融合（centicfusion），17ppt課件17ppt課件18ppt課件18ppt課件19ppt課件19ppt課件3、染色體數(shù)目改變整倍體（euploid）非整倍體（aneuploid）

舟舟Down氏綜合征（21染色體三體綜合征）20ppt課件3、染色體數(shù)目改變舟舟Down氏綜合征（21染色體三體綜4、DNA損傷

DNA分子結(jié)構(gòu)的任何異常改變都是DNA損傷。包括DNA分子一級(jí)結(jié)構(gòu)脫氧核糖、磷酸和堿基的損傷，DNA分子二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)象動(dòng)態(tài)變化的異常改變。

DNA損傷的主要類型有DNA單鏈斷裂、雙鏈斷裂、DNA鏈內(nèi)（堿基）交聯(lián)、DNA鏈間交聯(lián)、DNA（堿基）與蛋白質(zhì)的交聯(lián)以及化學(xué)物與DNA堿基間的交聯(lián)、DNA加合物等。21ppt課件4、DNA損傷DNA分子結(jié)構(gòu)的任何異常改變都是DNA損傷二、遺傳毒性形成機(jī)制1.DNA損傷機(jī)制2.遺傳損傷與DNA修復(fù)3不以DNA為靶的遺傳毒性機(jī)制22ppt課件二、遺傳毒性形成機(jī)制1.DNA損傷機(jī)制22ppt課件1.DNA損傷機(jī)制堿基類似物的滲入嵌合劑的致突變作用轉(zhuǎn)座成分的致突變作用堿基的化學(xué)修飾作用DNA加合物和交聯(lián)分子形成甲基化作用DNA構(gòu)象改變?cè)鲎兓駾NA氧化性損傷23ppt課件1.DNA損傷機(jī)制堿基類似物的滲入23ppt課件(1)堿基類似物(baseanalogue)的取代

常見的堿基類似物：

5—溴脫氧尿嘧啶（5-Brdu）—T2—氨基嘌呤(2—AP)—A24ppt課件(1)堿基類似物(baseanalogue)的取代24p堿基類似物(baseanalogue)的取代

25ppt課件堿基類似物(baseanalogue)的取代（2）嵌合劑的致突變作用

有些大分子能以靜電吸附形式嵌入DNA單鏈的堿基之間或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的相鄰多核苷酸鏈之間，稱為嵌入劑(intercalation)。它們多數(shù)是多環(huán)的平面結(jié)構(gòu)，特別是三環(huán)結(jié)構(gòu)，其長度為6.8×l0-2nm，恰好是DNA單鏈相鄰堿基距離的兩倍。如果嵌入到新合成的互補(bǔ)鏈上，就會(huì)使之缺失一個(gè)堿基；如果嵌入到模板鏈的兩堿基之間，就會(huì)使互補(bǔ)鏈插入一個(gè)堿基。無論多或少一個(gè)堿基都造成移碼突變。

吖啶橙acridine、原黃素、吖黃素

26ppt課件（2）嵌合劑的致突變作用有些大分子能以靜電吸附形式嵌入（3）轉(zhuǎn)座成分的致突變作用轉(zhuǎn)座子是存在于DNA上可自主復(fù)制和移位的基本單位。轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)移過程叫轉(zhuǎn)座哺乳動(dòng)物的DNA病毒和反轉(zhuǎn)錄病毒移碼突變基因中斷基因失活基因結(jié)構(gòu)改變有害基因27ppt課件（3）轉(zhuǎn)座成分的致突變作用轉(zhuǎn)座子是存在于DNA上可自主復(fù)制和（4）堿基的化學(xué)修飾作用

有些化學(xué)物可改變DNA堿基的結(jié)構(gòu)而后改變其配對(duì)功能而引起突變亞硝基(HNO2)----氧化性脫氨羥胺(NH2OH)-----胞嘧啶衍生物烷化劑-----烷基化作用28ppt課件（4）堿基的化學(xué)修飾作用有些化學(xué)物可改變DNA堿基的結(jié)構(gòu)而亞硝基氧化性脫氨

29ppt課件亞硝基氧化性脫氨29ppt課件

亞硝基氧化性脫氨30ppt課件亞硝基氧化性脫氨30ppt課件亞硝基氧化性脫氨31ppt課件亞硝基氧化性脫氨31ppt課件羥胺-----胞嘧啶衍生物32ppt課件羥胺-----胞嘧啶衍生物32ppt課件烷化劑修飾提供烷基氮芥類、乙撐亞胺類、磺酸酯及多元醇類、亞硝基脲類、三氮烯咪唑類和肼類硫酸二甲脂、甲基磺酸脂、乙基磺酸乙脂33ppt課件烷化劑修飾提供烷基33ppt課件（5）DNA加合物和交聯(lián)分子的形成

加合物（adduct）：指親電子性化學(xué)物與DNA作用形成共價(jià)結(jié)合物許多化學(xué)誘變劑或其活化物分子上存在一個(gè)未配對(duì)的外層電子，具有缺乏電子的特點(diǎn)，是親電子劑（electrophlicreagent），化學(xué)性質(zhì)活潑，極易與蛋白質(zhì)或核酸等大分子物質(zhì)中富含電子的分子基團(tuán)（親核位點(diǎn)，如-SH、-OH、-N-等）發(fā)生共價(jià)結(jié)合，形成加合物或交聯(lián)分子

34ppt課件（5）DNA加合物和交聯(lián)分子的形成加合物（adduct）參與形成DNA加合物的活性化學(xué)物天然或人工合成的化合物：多環(huán)芳烴、芳胺、亞硝胺、霉菌毒素、農(nóng)藥、各種烷化劑（烷基硫酸醋、N—亞硝基化合物、氮芥和硫芥等環(huán)狀烷化劑和鹵代亞硝基脲等）等內(nèi)源性：雌二醇等35ppt課件參與形成DNA加合物的活性化學(xué)物天然或人工合成的化合物：3大加合物代表物：多環(huán)芳烴、生物毒素、黃曲霉毒素B和芳香胺類后果：DNA的立體構(gòu)象發(fā)生明顯變化，阻斷受損部位DNA的半保留復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。小加合物代表物：烷化劑、亞硝基化合物后果：對(duì)DNA的構(gòu)象影響較小，易導(dǎo)致堿基錯(cuò)誤配對(duì)。36ppt課件大加合物36ppt課件共價(jià)結(jié)合的位點(diǎn)DNA加合物的形成并非簡單、隨機(jī)的事件，而要涉及到特定的電子和立體化學(xué)結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)物質(zhì)可能在DNA的堿基、磷酸二脂鍵和戊糖的不同位置上形成加合物37ppt課件共價(jià)結(jié)合的位點(diǎn)DNA加合物的形成并非簡單、隨機(jī)的事件共價(jià)結(jié)合的位點(diǎn)堿基易被烷化的位置為鳥嘌呤的N—3、N—7和O—6，腺嘌呤的N—1、N—3和N—7，胞嘧啶的N—3和O—2，胸腺嘧啶的N—3、O—2和O—4。DNA鏈上磷酸酯鍵上的氧也可受到烷化。38ppt課件共價(jià)結(jié)合的位點(diǎn)堿基易被烷化的位置為鳥嘌呤的N—3、N—7和OAGTC39ppt課件AGTC39ppt課件共價(jià)結(jié)合的位點(diǎn)有些誘變劑與DNA共價(jià)結(jié)合的位置是比較專一的：如乙酰氨基芴（AAF）僅特異地作用與鳥嘌呤的C-8位，烷化劑對(duì)于多核苷酸鏈上的全部氧和氮原子，除連接戊糖的氮以外，均能在中性環(huán)境產(chǎn)生烷化作用。但已知N—亞硝基化合物主要與氧反應(yīng)，并多數(shù)攻擊鳥嘌呤的O—6位，而烷基硫酸酯幾乎完全與氮反應(yīng)，并多數(shù)攻擊鳥嘌呤的N—7位。多環(huán)芳烴加合物主要形成在鳥嘌呤的C-8位。40ppt課件共價(jià)結(jié)合的位點(diǎn)有些誘變劑與DNA共價(jià)結(jié)合的位置是比較專一的：形成加合物的后果

1、堿基錯(cuò)配C：GT：O-6-甲基-G

O-6鳥嘌呤烷化后的堿基配對(duì)41ppt課件形成加合物的后果1、堿基錯(cuò)配C：G形成加合物的后果

2、脫嘌呤作用（depurination）如鳥嘌呤的N一7位發(fā)生烷化后可導(dǎo)致鳥嘌呤從DNA鏈上脫落，致使在該位點(diǎn)上出現(xiàn)空缺，即堿基缺失(basedeletion)，其結(jié)果是移碼突變。偶然可能在復(fù)制時(shí)，其互補(bǔ)位置上隨機(jī)配上一個(gè)堿基，于是導(dǎo)致轉(zhuǎn)換或顛換。42ppt課件形成加合物的后果2、脫嘌呤作用（depurinati形成加合物的后果

3、DNA鏈斷裂大的DNA加合物能阻斷DNA的復(fù)制

DNA加合物可發(fā)生在戊糖骨架或磷酸上，造成磷酸二脂鍵的斷裂43ppt課件形成加合物的后果3、DNA鏈斷裂43ppt課件形成加合物的后果

4、交聯(lián)形成多功能烷化劑常使DNA鏈內(nèi)、鏈間或DNA與蛋白質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián)(crosslinkage)。發(fā)生交聯(lián)后的DNA鏈不易修復(fù)或發(fā)生易錯(cuò)修復(fù)，因而高度致突變；也經(jīng)常發(fā)生染色體或染色單體斷裂，并易發(fā)生致死性突變。交聯(lián)也可能繼發(fā)于脫嘌呤作用。紫外線、電離輻射導(dǎo)致形成嘧啶二聚體44ppt課件形成加合物的后果4、交聯(lián)形成44ppt課件（6）異常甲基化作用

5mC是人基因組中最常見的一種DNA修飾方式。DNA合成完成后不久，在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶作用下，以5-腺苷甲硫氨酸作為甲基供體，使合成的DNA進(jìn)行甲基化修飾。甲基化的維持是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的一個(gè)重要機(jī)制.在人基因組中，有70%-90%的5mC發(fā)生在CpG二核苷酸中45ppt課件（6）異常甲基化作用5mC是人基因組中最常見的一種D5-甲基胞嘧啶（5mC）

CpG在基因組中的分布是非隨機(jī)的，約15%的CpG發(fā)生5mC甲基化。但這些甲基化的CpG一般是分散存在的，而“CpG島”（約1-2kb長的CG二核苷酸片段，哺乳動(dòng)物基因組會(huì)有約3000個(gè)這樣的CpG島，彼此間隔平均約100kb，他的存在一般提示結(jié)構(gòu)基因的起點(diǎn)）一般是不甲基化的。

46ppt課件5-甲基胞嘧啶（5mC）CpG在基因組中的分布是非隨機(jī)異常甲基化作用DNA異常甲基化是人類腫瘤中常見的改變，且廣泛參與了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程。DNA異常的低甲基化可造成染色體不穩(wěn)定，促進(jìn)染色體的斷裂、易位和丟失、以及原癌基因的激活；而DNA異常高甲基化主要發(fā)生在抑癌基因的啟動(dòng)子區(qū)域，是造成基因表達(dá)失活的重要機(jī)制之一，DNA異常甲基化作為分子生物標(biāo)志物，在腫瘤的診斷、治療和預(yù)后中均顯示出廣闊的應(yīng)用前景47ppt課件異常甲基化作用DNA異常甲基化是人類腫瘤中常見的改變，且廣泛異常甲基化作用異常甲基化基因失活突變熱點(diǎn)直接機(jī)制是指CpG島甲基化干擾TF(轉(zhuǎn)錄因子)與調(diào)控區(qū)DNA的結(jié)合。間接機(jī)制包括甲基化DNA結(jié)合蛋白與甲基化DNA特異結(jié)合而抑制基因轉(zhuǎn)錄及DNA甲基化改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu),阻礙TF與DNA結(jié)合從而抑制轉(zhuǎn)錄48ppt課件異常甲基化作用基因失活突變熱點(diǎn)直接機(jī)制是指CpG島甲基化異常甲基化作用異常甲基化基因失活突變熱點(diǎn)基因中極易受攻擊的位置，其突變頻率大大高于平均數(shù)，這些位點(diǎn)就稱為突變熱點(diǎn)(hotspotsofmutation)。突變熱點(diǎn)并非完全隨機(jī)分布誘發(fā)突變和自發(fā)突變中均有突變熱點(diǎn)。形成原因：

5－甲基胞嘧啶(5mC)存在，5mC經(jīng)脫氨形成胸腺嘧啶。在短的連續(xù)重復(fù)序列處容易發(fā)生插入或缺失突變，突變熱點(diǎn)還與突變劑有關(guān)49ppt課件異常甲基化作用基因失活突變熱點(diǎn)基因中極易受攻擊的位置，其突變5-甲基胞嘧啶（5mC）5-甲基胞嘧啶胸腺嘧啶脫氨C：GT：GT：A

轉(zhuǎn)換CH350ppt課件5-甲基胞嘧啶（5mC）5-甲基胞嘧啶5-甲基胞嘧啶（5mC）

在目前已經(jīng)報(bào)道的880種引起人類遺傳病的堿基置換中，有38%的點(diǎn)突變發(fā)生在CpG二核苷酸中，且其中有86.6%屬于

CT或GA轉(zhuǎn)換，這種突變均由5mc脫氨所致51ppt課件5-甲基胞嘧啶（5mC）在目前已經(jīng)報(bào)道的880種引起5-甲基胞嘧啶（5mC）人體基因組中的突變熱點(diǎn)：如白蛋白基因（ALB）α-球蛋白基因（HBA）β-球蛋白基因（HBB）葡糖-6-磷酸脫氫酶基因（PAH）C蛋白基因（PROC）抗凝血酶III基因（AT3）VIII因子基因（F8）及IX因子基因（F9）等。52ppt課件5-甲基胞嘧啶（5mC）人體基因組中的突變熱點(diǎn)：52ppt課（7）

DNA的構(gòu)象改變乙酰氨基芴（AAF）和N—2—氨基芴（AF）都作用于鳥嘌呤的C—8位形成加合物，但結(jié)果有異，AAF主要導(dǎo)致移碼，而AF主要導(dǎo)致顛換。發(fā)現(xiàn)在形成加合物時(shí)AAF插入DNA中，使鳥嘌呤凸出，于是導(dǎo)致DNA雙螺旋局部變性，而AF則保持在雙螺旋之外，不引起變性。又如，AAF對(duì)GGCGCC序列中的某一鳥嘌呤作用形成加合物，則產(chǎn)生-2移碼突變的同時(shí)還出現(xiàn)該熱點(diǎn)（基因中極易受攻擊的位置）局部由B—DNA（左旋DNA的一種）變?yōu)閆—DNA（右旋DNA）的構(gòu)象改變。53ppt課件（7）DNA的構(gòu)象改變乙酰氨基芴（AAF）和N—2—氨基芴

（8）增變基因生物體內(nèi)有些基因的突變與整個(gè)基因組的突變率直接相關(guān)。當(dāng)這些基因突變時(shí)，整個(gè)基因組的突變率明顯上升，因此把這些基因稱為“增變基因（mutatorgenes）”。目前了解的有兩類，一類是DNA聚合酶的各個(gè)基因。如果DNA聚合酶的3’5’校對(duì)功能喪失或降低，則使突變率升高而且隨機(jī)分布。另一類是dam基因和

mut基因，如果這些基因突變，則錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)功能喪失，引起突變率升高。54ppt課件（8）增變基因生物體內(nèi)有些基因的突變與整個(gè)基因組的突變率直

（9）DNA氧化性損傷內(nèi)源性活性氧、熱、輻射、藥物、重金屬、多環(huán)芳烴OH·可攻擊T的C-5和C-6雙鍵，中間產(chǎn)物可與O2反應(yīng)生成胸嘧啶乙二醇，阻斷DNA復(fù)制OH·和O2—直接與DNA分子反應(yīng)導(dǎo)致DNA鏈斷裂、堿基修飾和DNA蛋白交聯(lián)等OH·和H·攻擊糖殘基引起DNA的碎裂、堿基丟失、鏈斷裂加成鳥嘌呤生成8-羥基鳥嘌呤55ppt課件（9）DNA氧化性損傷內(nèi)源性活性氧、熱、輻射、藥物、重金2.DNA損傷與修復(fù)化致突變學(xué)的模式：結(jié)構(gòu)損傷損傷修復(fù)突變固定突變56ppt課件2.DNA損傷與修復(fù)化致突變學(xué)的模式：56ppt課件（1）光復(fù)活（photoreactivztion）phr基因

TTTT光裂合酶長波紫外線和短波可見光直接修復(fù)：針對(duì)紫外線損傷產(chǎn)生的胸腺嘧啶二聚體57ppt課件（1）光復(fù)活（photoreactivztion）（2）O6–烷基鳥嘌呤-DNA烷基轉(zhuǎn)移酶“適應(yīng)性反應(yīng)”，又稱O6–

甲基鳥嘌呤修復(fù)

甲基鳥嘌呤鳥嘌呤O6–甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶

(甲基鳥嘌呤轉(zhuǎn)移酶,MGMT)可修復(fù)：烷基甲基、乙基、正丙基、正丁基、2-氯乙基、2-羥乙基、異丙基、異丁基半胱氨酸殘基58ppt課件（2）O6–烷基鳥嘌呤-DNA烷基轉(zhuǎn)移酶“適應(yīng)性反應(yīng)”，（3）堿基切除修復(fù)（baseexcisionrepair,BER）CpGGpCmeTpGGpCpGGpCTTDGpGGpCAPE1CpGGpCXRCC1polBLIG3CpGGpCLIG1-3XRCC1polBTDGAP缺口59ppt課件（3）堿基切除修復(fù)（baseexcisionrepair（3）堿基切除修復(fù)（baseexcisionrepair,BER）CpGGpCmeTpGGpCpGGpCTTDGpGGpCAPE1CpGGpCXRCC1polBLIG3CpGGpCLIG1-3XRCC1polBTDGAP缺口

主要針對(duì)氧化損傷、化學(xué)修飾和輻射引起的堿基損傷修復(fù)水解堿基與脫氧核糖間N-糖苷鍵5’-AP內(nèi)切核酸酶脫氧核糖磷酸酶60ppt課件（3）堿基切除修復(fù)（baseexcisionrepair主要的DNA糖基化酶尿嘧啶-DNA糖基化酶錯(cuò)配特異DNA糖基化酶

G/T-錯(cuò)配特異DNA糖基化酶

A/G-錯(cuò)配特異DNA糖基化酶針對(duì)烷化堿基的DNA糖基化酶

3-甲基鳥嘌呤-DNA糖基化酶

5-甲基胞嘧啶-DNA糖基化酶61ppt課件主要的DNA糖基化酶尿嘧啶-DNA糖基化酶61ppt課件主要的DNA糖基化酶識(shí)別氧化堿基的DNA糖基化酶

胸嘧啶乙二醇-DNA糖基化酶尿素-DNA糖基化酶羥甲基尿嘧啶-DNA糖基化酶

5-甲?；蜞奏?DNA糖基化酶

Fpg家族（MutM和Fapy-DNA糖基化酶）

oxoG系統(tǒng)（如hOGG1）62ppt課件主要的DNA糖基化酶識(shí)別氧化堿基的DNA糖基化酶62ppt課(4)核苷酸切除修復(fù)（nucleotideexcisionrepair，NER）損傷XPC-hHR23BXPARPATFIIH識(shí)別解旋切除ERCC1-XPFXPGXPBXPD核苷酸切除修復(fù)核酸酶解螺旋酶POLLIG3復(fù)制因子C修復(fù)合成26-27針對(duì)引起螺旋變形的DNA損傷如紫外線、苯并[a]芘、順鉑等引起的化學(xué)性加合物PCNADNA聚合酶δ，ε63ppt課件(4)核苷酸切除修復(fù)（nucleotideexcision（5）錯(cuò)配堿基修復(fù)（mismatchbaserepair）CH3CH3錯(cuò)配修復(fù)蛋白MutH,MutLMutS,ATP解旋酶核酸外切酶POL3LIGE人類：

hMsh2,hMsh3,hMsh6hMIh1,hPms1,hPms2

外切核酸酶1，F(xiàn)EN1DNA聚合酶δ，εDNA復(fù)制因子RPA，RF-C

細(xì)胞增殖核抗原PCNA

GATCGATC1、識(shí)別并除去錯(cuò)配的堿基對(duì)2、堿基活性修飾-5mC脫氨基作用3、遺傳重組產(chǎn)生的含有錯(cuò)配核苷酸的DNA異源雙鏈64ppt課件（5）錯(cuò)配堿基修復(fù)（mismatchbaserepair（6）DNA單鏈和雙鏈斷裂的修復(fù)DNA單鏈斷裂：依賴BER后期起作用的同一些酶進(jìn)行處理和連接。之前，由外切核酸酶切除“擦破”的末端和由DNA激酶使5‘端磷酸化。多聚（ADP-核糖）聚合酶-1（poly(ADP-ribose)polymerase-1,PARP1）對(duì)單鏈斷裂起一過性的保護(hù)作用，起到抗重組效應(yīng)。65ppt課件（6）DNA單鏈和雙鏈斷裂的修復(fù)DNA單鏈斷裂：65ppt課（6）DNA單鏈和雙鏈斷裂的修復(fù)DNA雙鏈斷裂：

1、單鏈退火

2、非同源末端連接

3、同源重組66ppt課件（6）DNA單鏈和雙鏈斷裂的修復(fù)DNA雙鏈斷裂：66ppt課

非同源性末端連接（NHEJ）Ku70、Ku80DNA-pkcsXRCC1DNA-PK復(fù)合體將兩個(gè)斷端牽合在一起而促進(jìn)兩相對(duì)末端聯(lián)會(huì)，DNA-PK可使結(jié)合至相對(duì)末端的KU和DNA-pkcs發(fā)生反式磷酸化，導(dǎo)致DNA-pkcs解離并激活KU的解旋酶活性，使DNA末端解旋而發(fā)生微同源序列配對(duì)。----連接

常有短缺失（1—6個(gè)核苷酸）連接KU70（XRCC6）KU80（XRCC5）DNA-pkcs（XRCC7）-DNA依存性蛋白激酶67ppt課件

非同源性末端連接（NHEJ）Ku70、Ku80DNA重組修復(fù)RAD52群基因在人類，已經(jīng)克隆了5個(gè)RAD52同源基因：hRAD50,hMRE11,hRAD51,hRAD52,hRAD54XRCC2，XRCC3，hRAD51B,hRAD51C,hRAD51D,hDMC1,68ppt課件重組修復(fù)RAD52群基因在人類，已經(jīng)克隆了5個(gè)RAD5（7）復(fù)制后修復(fù)（postrelicationrepair）跨損傷的DNA合成是一種耐受修復(fù)，復(fù)制時(shí)，DNA聚合酶將從DNA上解離而在新合成的鏈上留下一個(gè)缺口，DNA聚合酶跨過損傷合成。缺口通過重組作用及鏈延長作用填補(bǔ)。

DNA損傷依然存在69ppt課件（7）復(fù)制后修復(fù)（postrelicationrepai（7）復(fù)制后修復(fù)（postrelicationrepair）SOS修復(fù)SOS系統(tǒng)只在細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制時(shí)才出現(xiàn)特點(diǎn)：一種旁路系統(tǒng)，允許新生DNA鏈越過胸腺嘧啶二聚體而生長；保真度降低；“好死不如賴活著”參與的酶：recA酶LexA酶這個(gè)系統(tǒng)是在DNA分子受到大范圍的損傷情況下防止細(xì)胞死亡而誘導(dǎo)出的一種應(yīng)急措施，是使細(xì)胞通過一定水平的變異來換取最后幸存手段。借用國際通用的緊急呼救信號(hào)（saveoursouls）“SOS”命名，表示細(xì)胞受到危急狀態(tài)時(shí)的修復(fù)方式。70ppt課件（7）復(fù)制后修復(fù)（postrelicationrepai修復(fù)過程：當(dāng)DNA兩條鏈的損傷鄰近時(shí)，損傷不能被切除修復(fù)或重組修復(fù)，這時(shí)在核酸內(nèi)切酶、外切酶的作用下造成損傷處的DNA鏈空缺，再由損傷誘導(dǎo)產(chǎn)生的一整套的特殊DNA聚合酶和SOS修復(fù)酶類，催化空缺部位DNA的合成，補(bǔ)上去的核苷酸幾乎是隨機(jī)的，但仍然保持了DNA雙鏈的完整性，使細(xì)胞得以生存。由于SOS修復(fù)是一種錯(cuò)誤修復(fù)，SOS系統(tǒng)可造成很高的突變率，在哺乳動(dòng)物中也有類似機(jī)制，可能與癌變有關(guān)，因此受到高度重視，對(duì)于其修復(fù)的機(jī)制還有許多問題有待于進(jìn)一步研究。71ppt課件修復(fù)過程：71ppt課件

損傷修復(fù)與突變需要關(guān)注的幾個(gè)問題：1、DNA損傷修復(fù)錯(cuò)誤——錯(cuò)誤修復(fù)2、DNA損傷修復(fù)能力和缺陷DNA損傷修復(fù)酶的多態(tài)性有害因素對(duì)DNA合成和修復(fù)酶系統(tǒng)的損害修復(fù)酶系統(tǒng)的甲基化3、細(xì)胞周期的關(guān)卡作用在DNA損傷修復(fù)的意義MGMTERCC1XRCC1XRCC372ppt課件損傷修復(fù)與突變需要關(guān)注的幾個(gè)問題：MGMT72ppt課件73ppt課件73ppt課件

細(xì)胞周期的關(guān)卡作用G1SG2G0MDNA損傷關(guān)卡時(shí)相順序關(guān)卡1、傳感器部分2、制動(dòng)部分3、檢修部分4、處理部分DNA損傷信號(hào)細(xì)胞停滯DNA損傷修復(fù)凋亡細(xì)胞分裂G1G2G1關(guān)卡G2關(guān)卡S關(guān)卡紡錘體關(guān)卡74ppt課件細(xì)胞周期的關(guān)卡作用G1SG2

細(xì)胞周期的關(guān)卡作用E2F抗增殖信號(hào)P16P21P27DNA損傷pATMP53CLNDCLNDCDK4/6CDK4/6PRBCLNECDK2CLNECDK2E2FPRB-P有絲分裂劑基因表達(dá)G1/S期進(jìn)展CDK抑制因子P16P15P19P21P27P107GRDD45細(xì)胞周期蛋白依存于細(xì)胞周期蛋白的激酶細(xì)胞轉(zhuǎn)錄活化因子75ppt課件細(xì)胞周期的關(guān)卡作用E2F抗增殖信號(hào)P16P21DNA損傷p3、不以DNA為靶的作用機(jī)制非整倍體和整倍體的誘發(fā)對(duì)紡錘體的毒作用對(duì)DNA合成和修復(fù)有關(guān)的酶系統(tǒng)的作用修復(fù)與突變76ppt課件3、不以DNA為靶的作用機(jī)制非整倍體和整倍體的誘發(fā)76pp非整倍體和整倍體的誘發(fā)①不分離②染色體遺失③染色體橋④核內(nèi)再復(fù)制⑤減數(shù)分裂77ppt課件非整倍體和整倍體的誘發(fā)①不分離77ppt課件對(duì)紡錘體的毒作用與微管蛋白二聚體結(jié)合與微管上的琉基結(jié)合破壞已組裝完成的微管妨礙中心粒移動(dòng)其它作用

78ppt課件對(duì)紡錘體的毒作用78ppt課件DNA損傷修復(fù)的效率體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變

良性腫瘤惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞衰老分化的胚胎細(xì)胞受損

未分化的胚胎細(xì)胞顯性致死隱性致死存活突變動(dòng)脈硬化未知疾病癌變老化出生缺陷(流產(chǎn)/死胎)癌變出生缺陷(功能或結(jié)構(gòu)畸形)

流產(chǎn)死產(chǎn)

出生缺陷基因負(fù)荷先天性疾病三、遺傳毒性的后果79ppt課件DNA損傷體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變良性惡性細(xì)胞分化的胚胎遺傳毒理學(xué)的應(yīng)用

1.誘變劑的檢測

2.致突變機(jī)制研究

3.遺傳生物標(biāo)志物的研究

4.遺傳損傷與疾病

5.抗突變研究6.易感人群的篩查

7.健康危險(xiǎn)度的評(píng)定

80ppt課件遺傳毒理學(xué)的應(yīng)用1.誘變劑的檢測80ppt課件1、誘變劑的檢測化學(xué)物質(zhì)、環(huán)境污染物、放射線和放射元素、藥物、農(nóng)藥、毒素、食品添加劑、病毒等檢測方法研究慢性或低劑量接觸條件下DNA損傷81ppt課件1、誘變劑的檢測化學(xué)物質(zhì)、環(huán)境污染物、放射線和放射元素、藥物3、遺傳損傷與疾病人類疾病相關(guān)基因的識(shí)別與鑒定

病變組織？非病變組織致病基因的識(shí)別與鑒定動(dòng)物模型----基因替代、治療疾病分子機(jī)制的研究

基因結(jié)構(gòu)突變？表達(dá)水平改變？病因?qū)W研究

誘變因素致病基因（標(biāo)志物）82ppt課件3、遺傳損傷與疾病人類疾病相關(guān)基因的識(shí)別與鑒定82ppt課件3、遺傳損傷與疾病腫瘤人類致癌物癌基因抑癌基因增變基因易感基因代謝酶基因修復(fù)酶基因保護(hù)性蛋白83ppt課件3、遺傳損傷與疾病腫瘤人類致癌物癌基因抑癌基因增變基因易感基3、遺傳損傷與疾病衰老線粒體DNA突變：

缺失突變氧化性損傷---8-OH-dG增長3倍84ppt課件3、遺傳損傷與疾病衰老線粒體DNA突變：84ppt課件3、遺傳損傷與疾病動(dòng)脈粥樣硬化——6-磷酸葡糖脫氫酶(G-6-PD)原發(fā)性高血壓——血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）血管緊張素原基因（AGT）

α-adducin基因

β2-類上腺素受體基因

G-蛋白β3亞單位基因(GNB3)

上皮鈉通道β亞單位基因(ENaC)85ppt課件3、遺傳損傷與疾病動(dòng)脈粥樣硬化——6-磷酸葡糖脫氫酶(G-63、遺傳損傷與疾病高脂蛋白血癥

Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型

脂蛋白脂酶(LPL)低密度脂蛋白受體載脂蛋白E

載脂蛋白C-II（LDLR）非胰島素依賴型糖尿病

胰島素基因、胰島素受體基因葡萄糖激酶、線粒體tRNA基因86ppt課件3、遺傳損傷與疾病高脂蛋白血癥86ppt課件4、生物標(biāo)志物（Biomarker）1987年,美國全國科學(xué)理事會(huì)(NRC)生物標(biāo)志物委員會(huì)將生物標(biāo)志物描述為反映生物系統(tǒng)或樣本中所發(fā)生事件(event)的指標(biāo)，并將其視為研究接觸外源化學(xué)物與健康損害之間關(guān)系的工具。其廣義定義為：測定生物系統(tǒng)與外源化學(xué)物之間相互作用關(guān)系的一種特異測量指標(biāo)87ppt課件4、生物標(biāo)志物（Biomarker）1987年,美國全國科4、生物標(biāo)志物（Biomarker）遺傳毒性生物標(biāo)志物：利用人體不同生物材料反映遺傳毒物接觸水平、生物學(xué)效應(yīng)和機(jī)體對(duì)遺傳毒物反映能力與水平的生物學(xué)標(biāo)記，就是生物標(biāo)志物暴露生物標(biāo)志物效應(yīng)生物標(biāo)志物易感生物標(biāo)志物88ppt課件4、生物標(biāo)志物（Biomarker）遺傳毒性生物標(biāo)志物：利用暴露生物標(biāo)志物用以反映機(jī)體生物材料中，外源性化學(xué)物或其代謝產(chǎn)物或外源性化學(xué)物與某些靶細(xì)胞或靶分子交互作用產(chǎn)物的含量。

尿1-羥基芘------多環(huán)芳烴89ppt課件暴露生物標(biāo)志物用以反映機(jī)體生物材料中，外源性化學(xué)物或其代謝產(chǎn)

效應(yīng)生物標(biāo)志物機(jī)體中可測定的生化、生理、行為和其他改變的指標(biāo)，這些改變與化學(xué)物導(dǎo)致的健康效應(yīng)或疾病相關(guān)聯(lián)

DNA加合物癌基因

MN抑癌基因

SCE特定基因突變？產(chǎn)物

8-OH-dG90ppt課件效應(yīng)生物標(biāo)志物機(jī)體中可測定的生化、生理、行為和其他改變的指易感性生物標(biāo)志物反映機(jī)體先天具有的或后天獲得的對(duì)接觸外源性化學(xué)物產(chǎn)生反應(yīng)能力的指標(biāo)

代謝酶基因多態(tài)性---CYP1A1，

DNA修復(fù)損傷修復(fù)酶基因多態(tài)性---XRCC1,2,3

保護(hù)機(jī)制多態(tài)性---HSP70?91ppt課件易感性生物標(biāo)志物反映機(jī)體先天具有的或后天獲得的對(duì)接觸外源性化理想的生物標(biāo)志物的特征與機(jī)制緊密相關(guān)敏感性和特異性標(biāo)準(zhǔn)化的方法便于現(xiàn)場使用方法難度非創(chuàng)傷性高通量分析費(fèi)用適當(dāng)92ppt課件理想的生物標(biāo)志物的特征與機(jī)制緊密相關(guān)92ppt課件5、抗突變研究抗誘變劑分類（機(jī)制）去誘變劑(desmutagen):使誘變劑滅活的物質(zhì)生物抗誘變劑(bioantimutagen):干預(yù)突變表達(dá)的物質(zhì)93ppt課件5、抗突變研究抗誘變劑分類（機(jī)制）93ppt課件抗誘變劑分類（作用部位）細(xì)胞外作用的誘變劑：

阻止誘變劑攝入和形成滅活已存在的前誘變劑和誘變劑

94ppt課件抗誘變劑分類（作用部位）細(xì)胞外作用的誘變劑：94ppt課件抗誘變劑分類（作用部位）細(xì)胞內(nèi)作用的誘變劑

阻止誘變劑到達(dá)靶位點(diǎn)或阻止其于靶作用點(diǎn)發(fā)生作用

抑制終變劑形成增強(qiáng)機(jī)體解毒酶活性直接與誘變劑結(jié)合消除已經(jīng)存在的致突變的自由基阻止轉(zhuǎn)化細(xì)胞表達(dá)阻止突變DNA修復(fù)

95ppt課件抗誘變劑分類（作用部位）細(xì)胞內(nèi)作用的誘變劑95ppt課件6、易感人群的篩查遺傳缺陷基因多態(tài)性

代謝酶類

修復(fù)酶類

免疫類

保護(hù)性蛋白類96ppt課件6、易感人群的篩查遺傳缺陷96ppt課件7、危險(xiǎn)度評(píng)定（riskassessment）在人群水平上，定性和定量地評(píng)估危害因素導(dǎo)致人類不良健康效應(yīng)的可能性。主要由四部分組成：危害鑒定、劑量-反應(yīng)關(guān)系評(píng)價(jià)、接觸評(píng)定和危險(xiǎn)度描述97ppt課件7、危險(xiǎn)度評(píng)定（riskassessment）在人群水平上

四、遺傳毒性檢測方法1、遺傳學(xué)終點(diǎn)2、試驗(yàn)組合的原則3、常用的試驗(yàn)方法98ppt課件四、遺傳毒性檢測方法1、遺傳學(xué)終點(diǎn)98ppt課件

1、遺傳學(xué)終點(diǎn)試驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象所反映的事件稱為遺傳學(xué)終點(diǎn)(geneticendpoint)。99ppt課件

1、遺傳學(xué)終點(diǎn)試驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象所反映的事件稱為遺傳學(xué)終點(diǎn)1、遺傳學(xué)終點(diǎn)

國際環(huán)境致突變物致癌物防護(hù)委員會(huì)(ICPEMC)于1983年提出致突變?cè)囼?yàn)的遺傳學(xué)終點(diǎn)分為五類：

①DNA完整性的改變（形成加合物，斷裂、交聯(lián)）；②DNA重排或交換；③DNA堿基序列的改變；（基因突變）④染色體完整性的改變；（染色體畸變）⑤染色體分離改變。100ppt課件1、遺傳學(xué)終點(diǎn)國際環(huán)境致突變物致癌物防護(hù)委員會(huì)(I2、試驗(yàn)組合的原則

①應(yīng)包含5個(gè)遺傳終點(diǎn)的原則；②包含原核生物與真核生物的原則；③包含體內(nèi)試驗(yàn)與體外試驗(yàn)的原則；④包含生殖細(xì)胞和體細(xì)胞的原則。

101ppt課件2、試驗(yàn)組合的原則①應(yīng)包含5個(gè)遺傳終點(diǎn)的原則；101pp3、常用的試驗(yàn)方法

（1）基因突變測試（2）染色體畸變檢測

（3）DNA損傷標(biāo)志的檢測

（4）現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)在基因突變檢測中的應(yīng)用

102ppt課件3、常用的試驗(yàn)方法（1）基因突變測試102ppt課件1、基因突變測試微生物突變分析哺乳動(dòng)物細(xì)胞突變分析昆蟲突變分析哺乳動(dòng)物體內(nèi)突變分析

1、沙門氏菌-組氨酸回復(fù)突變分析(Ames)2、穿梭質(zhì)粒(XYLE-

鄰苯二酚氧化酶)103ppt課件1、基因突變測試微生物突變分析1、沙門氏菌-組氨酸回復(fù)1細(xì)菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)（Ames試驗(yàn)）

正向突變野生型菌株（原養(yǎng)型）突變型菌株（組胺酸營養(yǎng)缺陷型）

回復(fù)突變

±代謝活化系統(tǒng)受試物

圖3-4Ames試驗(yàn)原理104ppt課件細(xì)菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)（Ames試驗(yàn)）104ppt課件1、基因突變測試微生物突變分析哺乳動(dòng)物細(xì)胞突變分析昆蟲突變分析哺乳動(dòng)物體內(nèi)突變分析

正向突變分析次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)胸腺嘧啶核苷激酶(TK)105ppt課件1、基因突變測試微生物突變分析正向突變分析1哺乳動(dòng)物細(xì)胞正向突變分析（1）tk基因座（胸腺嘧啶核苷激酶）：基因座位于常染色體，其基因產(chǎn)物為胸苷激酶(TK)。該酶催化胸苷的磷酸化反應(yīng)，使生成胸苷單磷酸(TMP)，進(jìn)一步生成DNA復(fù)制所必需的胸苷三磷酸。如果存在5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)或三氟胸苷(TFT)等類嘧啶類似物，則產(chǎn)生異常的TMP，而異常TMP的存在將導(dǎo)致細(xì)胞死亡。如在受檢物存在下，細(xì)胞對(duì)Brdu或TFT等發(fā)生抗藥性，則說明tk基因座發(fā)生了突變。106ppt課件哺乳動(dòng)物細(xì)胞正向突變分析（1）tk基因座（胸腺嘧啶核苷激酶）哺乳動(dòng)物細(xì)胞正向突變分析

（2）hgprt基因座（次黃嘌呤鳥嘌呤轉(zhuǎn)磷酸核糖基酶）(HGPRT)的編碼基因hgprt位于人和嚙齒動(dòng)物的X染色體。由于X染色體在雌性有一條處于失活姿態(tài)，所以hprt基因座在雌雄兩性是分別處于功能上的和結(jié)構(gòu)上的單倍狀態(tài)。HPRT催化次黃嘌呤和鳥嘌呤生成相應(yīng)的核苷單磷酸（NMP），后者進(jìn)一步合成DNA。如在6-巰基嘌呤（6-MP）、6-硫代鳥嘌呤（6-TG）或8-氮雜鳥嘌呤（8-AG）等嘌呤類似物，則以這些物質(zhì)為底物生成相應(yīng)的NMP，這些異常NMP的存在將導(dǎo)致細(xì)胞死亡。如受檢物使hprt基因發(fā)生突變而失活（hprt-），細(xì)胞中的HPRT活性將大為下降，于是使細(xì)胞發(fā)生對(duì)嘌呤類似物的抗性。107ppt課件哺乳動(dòng)物細(xì)胞正向突變分析（2）hgprt基因座（次黃哺乳動(dòng)物細(xì)胞正向突變分析gpt基因座即xprt基因座，其基因產(chǎn)物可催化黃嘌呤（xanthine）和鳥嘌呤產(chǎn)生NMP。當(dāng)6-TP等嘌呤類似物存在時(shí)，生成的異常NMP使細(xì)胞死亡。如受檢物的存在下能使細(xì)胞對(duì)嘌呤類似物發(fā)生抗性，則可說明gpt基因座發(fā)生了突變。108ppt課件哺乳動(dòng)物細(xì)胞正向突變分析gpt基因座即xprt基因座，其基因1、基因突變測試微生物突變分析哺乳動(dòng)物細(xì)胞突變分析昆蟲突變分析哺乳動(dòng)物體內(nèi)突變分析

小鼠特異性基因座測試（SLT）小鼠體細(xì)胞皮毛斑點(diǎn)突變分析轉(zhuǎn)基因動(dòng)物109ppt課件1、基因突變測試微生物突變分析小鼠特異性基因座測試（SL

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指基因組中整合有用實(shí)驗(yàn)方法導(dǎo)入的DNA（可以是完整的基因，也可以是完整的DNA片段），并能遺傳給后代的動(dòng)物。目前，用于致突變作用研究的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物主要有商品化的BigBlu小鼠和MutaMouse小鼠。BigBlu小鼠以大腸桿菌LacI為靶基因，MutaMouse小鼠以大腸桿菌LacZ為靶基因。110ppt課件轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指基因組中整合有用實(shí)驗(yàn)方法導(dǎo)入的DN轉(zhuǎn)基因動(dòng)物1、基因?qū)雽?dǎo)出模型（LacI,LacZ）2、穿梭質(zhì)粒模型(Puc118，pESnx質(zhì)粒，鄰苯二酚氧化酶基因xylE靶基因，亞硝基胍為誘變物，靶基因突變和外周血、骨髓微核分析為終點(diǎn))3、基因敲除模型111ppt課件轉(zhuǎn)基因動(dòng)物1、基因?qū)雽?dǎo)出模型（LacI,LacZ）1112、染色體畸變檢測染色體畸變分析微核試驗(yàn)顯性致死試驗(yàn)

熒光原位雜交技術(shù)（fluorescenceinsituhybridization,FISH）

112ppt課件2、染色體畸變檢測染色體畸變分析112ppt課件熒光原位雜交技術(shù)（fluorescenceinsituhybridization,FISH）它是利用一系列諸如由DNA重復(fù)序列、寡核苷酸片段構(gòu)成的探針以及從染色體文庫中構(gòu)建的涂染探針（paintingprobe），可以識(shí)別中期和間期細(xì)胞中的特異染色區(qū)域。113ppt課件熒光原位雜交技術(shù)（fluorescenceinsitu114ppt課件114ppt課件115ppt課件115ppt課件116ppt課件116ppt課件117ppt課件117ppt課件

微核試驗(yàn)(micronucleustest)進(jìn)展：

1、雙核微核試驗(yàn)

2、圖像分析系統(tǒng)

3、使用細(xì)胞材料的擴(kuò)展118ppt課件微核試驗(yàn)(micronucleustest)進(jìn)展：118微核試驗(yàn)(micronucleustest)圖1-2-2有1個(gè)微核的雙核淋巴細(xì)胞（1000×）

細(xì)胞松弛素B阻止細(xì)胞分裂119ppt課件微核試驗(yàn)(micronucleustest)圖1-2-2微核試驗(yàn)(micronucleustest)動(dòng)物：骨髓嗜多染紅細(xì)胞、胚胎細(xì)胞、各種臟器細(xì)胞人血淋巴細(xì)胞、頭毛囊細(xì)胞、痰液細(xì)胞、支氣管肺泡灌洗液細(xì)胞、泌尿道上皮細(xì)胞、宮頸上皮細(xì)胞、口腔粘膜細(xì)胞、鼻腔粘膜細(xì)胞蠶豆根尖細(xì)胞、紫露草雄蕊毛細(xì)胞120ppt課件微核試驗(yàn)(micronucleustest)動(dòng)物：骨髓嗜多3、DNA損傷標(biāo)志的檢測1.單細(xì)胞凝膠電泳（single-cellgelelectrophoresis,SCGE）2.γH2AX的檢測3.程序外DNA合成試驗(yàn)4.DNA修復(fù)檢測5.DNA加合物的測定6.姐妹染色單體交換試驗(yàn)7.精子畸形試驗(yàn)

121ppt課件3、DNA損傷標(biāo)志的檢測1.單細(xì)胞凝膠電泳（single-（1）

單細(xì)胞凝膠電泳單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)(singlecellgelelectrophoresis,SCGE)，也稱彗星試驗(yàn)(cometassay)可以檢測DNA單鏈和雙鏈斷裂122ppt課件（1）單細(xì)胞凝膠電泳單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)(singlece（1）單細(xì)胞凝膠電泳當(dāng)細(xì)胞DNA受損產(chǎn)生鏈斷裂時(shí)，DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)受到破壞。在細(xì)胞裂解液作用下，細(xì)胞膜、核膜等膜結(jié)構(gòu)受到破壞，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、RNA及其它成分均可進(jìn)入凝膠而擴(kuò)散到裂解液中，而核DNA分子量很高不能進(jìn)入凝膠，只能留在原位。在堿處理和堿性電泳液的作用下DNA解螺旋，

使DNA的斷鏈和堿易變性DNA片斷從超螺旋結(jié)構(gòu)中釋放出來。這些DNA斷鏈分子量較小且堿變性為單鏈，在電泳電場中就可以離開核DNA在凝膠分子篩中向陽極移動(dòng)，形成慧星狀圖象。DNA受損傷愈嚴(yán)重,產(chǎn)生的斷鏈和堿易變性片斷就愈多,斷鏈也愈小;在相同電泳條件下遷移的DNA量就愈多,遷移的距離就愈長。因此,通過測定DNA遷移部分的光密度或遷移長度就可定量測定DNA損傷程度,確定電離輻射或其它因素作用劑量與DNA損傷效應(yīng)之間的關(guān)系。123ppt課件（1）單細(xì)胞凝膠電泳當(dāng)細(xì)胞DNA受損產(chǎn)生鏈斷裂時(shí)，DNA（1）單細(xì)胞凝膠電泳檢測指標(biāo)：尾長、尾矩、olive尾矩分析軟件：CASP軟件124ppt課件（1）單細(xì)胞凝膠電泳檢測指標(biāo)：尾長、尾矩、olive尾矩12低暴露組：出現(xiàn)拖尾細(xì)胞正常組：淋巴細(xì)胞核完整，無拖尾高露組：細(xì)胞拖尾嚴(yán)重125ppt課件低暴露組：出現(xiàn)拖尾細(xì)胞正常組：淋巴細(xì)胞核完整，無拖尾高露組（2）γH2AX的檢測DNA雙鏈斷裂(DNAdoublestrandedbreaks,DSBs)發(fā)生后，產(chǎn)生一系列的應(yīng)激反應(yīng)，其中一個(gè)主要的反應(yīng)就是毛細(xì)血管共濟(jì)失調(diào)突變基因(ATM)起始的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，它使細(xì)胞周期停頓直到損傷修復(fù)。H2AX是這一信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)中的一個(gè)主要成員，它能被ATM磷酸化(稱為γH2AX)。γH2AX在DSBs位點(diǎn)形成焦點(diǎn)，并進(jìn)一步募集一些損傷修復(fù)相關(guān)蛋白，如BRCA1、53BP1、Rad50和NBS1等，對(duì)DSBs進(jìn)行修復(fù)。由于γH2AX的出現(xiàn)與DSBs緊密相關(guān)，且存在著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，γH2AX也被認(rèn)為是檢測細(xì)胞DNA雙鏈斷裂的一個(gè)新的特異性指標(biāo)。γH2AX與公認(rèn)的反映DNA雙鏈斷裂的彗星試驗(yàn)具有很好的相關(guān)性。126ppt課件（2）γH2AX的檢測DNA雙鏈斷裂(DNAdouble（2）γH2AX的檢測免疫熒光：直觀、形象。在不同的研究中，鏡下觀察得到的γH2AX焦點(diǎn)的大小和熒光強(qiáng)度在不同的條件下可能發(fā)生變化流式細(xì)胞術(shù)：結(jié)果比較客觀、準(zhǔn)確，統(tǒng)計(jì)學(xué)精度也比較高，能進(jìn)一步結(jié)合細(xì)胞周期來分析γH2AX含量的變化。但是，不能從單細(xì)胞角度分析γH2AX焦點(diǎn)的形成情況。免疫印跡：所需要的設(shè)備要求低，極易開展工作。它只能檢測到γH2AX含量的變化，其他功能方面都不如免疫熒光技術(shù)或FCM。127ppt課件（2）γH2AX的檢測免疫熒光：直觀、形象。在不同的研究（2）γH2AX的檢測128ppt課件（2）γH2AX的檢測128ppt課件DNA加合物常用檢測方法比較━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

方法靈敏度(加合物/108核苷酸)每次分析所需DNA量(μg)

─────────────────────────────────────────

熒光法同步熒光法3～10

50～1000

低溫激光法10～100

100

激發(fā)－發(fā)射熒光法10～100

100

色譜－質(zhì)譜法色譜－質(zhì)譜法0.1～1

50～2000

加速器質(zhì)譜法0.0001～0.001

0.001～0.01

免疫法免疫法10～100

25～60

放射免疫法1～10

50～5000

競爭性酶聯(lián)免疫法10

50

非競爭性酶聯(lián)免疫法10～100

0.1～1

超敏酶促放射免疫法0.5～1

25～50

32P后標(biāo)記法

32P后標(biāo)記法0.1～0.01

1～10

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

129ppt課件DNA加合物常用檢測方法比較129ppt課件3.DNA加合物的測定（1）32P-后標(biāo)記法將DNA提純、消化，用磷酸酶P1選擇性地使3‘端去磷酸化，帶有加合物的核苷酸不發(fā)生反應(yīng)可被Γ32pATP標(biāo)記，用薄層層析和放射自顯影定量分離。130ppt課件3.DNA加合物的測定（1）32P-后標(biāo)記法130ppt3.DNA加合物的測定（2）免疫法是基于抗原抗體特異性反應(yīng)形成免疫復(fù)合體的原理

競爭性放射免疫測定(RIA)

酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)

超敏酶促放射免疫測定(USERIA)

免疫組化131ppt課件3.DNA加合物的測定（2）免疫法131ppt課件4、單核苷酸多態(tài)性分析（singlenucleoridepolymorphism,SNP）未知突變：1、PCR-單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析（PCR-SSCP）2、變性梯度凝膠電泳（DGGE）3、變性-高壓液相色譜分析（DHPLC）4、DNA芯片5、直接測序法6、飛行質(zhì)譜儀(MALDI-TOFMS)檢測132ppt課件4、單核苷酸多態(tài)性分析（singlenucleoride133ppt課件133ppt課件單鏈構(gòu)象多態(tài)性(SSCP)

原理：單鏈DNA在中性條件下會(huì)形成二級(jí)結(jié)構(gòu)，不同的二級(jí)結(jié)構(gòu)在電泳中會(huì)出現(xiàn)不同的遷移率。這種二級(jí)結(jié)構(gòu)依賴于堿基的組成，單個(gè)堿基的改變也會(huì)影響其構(gòu)象，最終會(huì)導(dǎo)致在凝膠上遷移速度的改變。在非變性聚丙烯酰胺凝膠上，短的單鏈DNA和RNA分子依其單堿基序列的不同而形成不同的構(gòu)象，這樣在凝膠上的遷移速率不同，出現(xiàn)不同的條帶，檢測SNP。特點(diǎn)：由于該方法簡單快速，因而被廣泛運(yùn)用于未知基因突變的檢測。這種方法的弊端在于不能確定突變類型和具體位置。134ppt課件單鏈構(gòu)象多態(tài)性(SSCP)原理：單鏈DNA在中性條PCR-SSCP135ppt課件PCR-SSCP135ppt課件變性高效液相色譜(DHPLC)原理：目標(biāo)核酸片段PCR擴(kuò)增，部分加熱變性后，含有突變堿基的DNA序列由于錯(cuò)配堿基與正常堿基不能配對(duì)而形成異源雙鏈。因包含錯(cuò)配堿基的雜合異源雙鏈區(qū)比完全配對(duì)的同源配對(duì)區(qū)和固定相的親和力弱，更易被從分離柱上洗脫下來,從而達(dá)到分離的目的。SNPs的有無最終表現(xiàn)為色譜峰的峰形或數(shù)目差異,依據(jù)此現(xiàn)象可很容易從色譜圖中判斷出突變的堿基。特點(diǎn)：使用高效液相色譜檢測SNPs具有檢測效率高，便于自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)未知SNPs的準(zhǔn)確率可達(dá)95%以上。但DHPLC檢測對(duì)所用試劑和環(huán)境要求較高,容易產(chǎn)生誤差,不能檢測出純合突變。136ppt課件變性高效液相色譜(DHPLC)原理：目標(biāo)核酸片段PCR擴(kuò)增MALDI-TOF

原理：是將變性的單鏈PCR產(chǎn)物通過與硅芯片上的化合物共價(jià)結(jié)合后,在硅芯片上進(jìn)行引物的退火,延伸反應(yīng),突變部位配對(duì)的堿基與正常配對(duì)的堿基不相同。根據(jù)引物在延伸反應(yīng)中所結(jié)合的不同堿基的不同質(zhì)量在質(zhì)譜儀上顯示不同峰而檢測SNP。137ppt課件MALDI-TOF原理：是將變性的單鏈PCR產(chǎn)物通過與4、單核苷酸多態(tài)性分析（singlenucleoridepolymorphism,SNP）已知突變點(diǎn)限制性內(nèi)切酶片斷長度多態(tài)性（PCR-RFLP）實(shí)時(shí)熒光PCR分析分子信標(biāo)技術(shù)DNA芯片138ppt課件4、單核苷酸多態(tài)性分析（singlenucleoride限制性片斷長度多態(tài)性（PCR-RFLP）

HSP70-HOM基因PCR片段長度為878bpT/T基因型攜帶者為551、327bp2個(gè)片段（泳道3、4、5）T/C基因型為878、551、327bp3個(gè)片段（泳道1、2）C/C基因型僅878bp一個(gè)片段（泳道6、7139ppt課件限制性片斷長度多態(tài)性（PCR-RFLP）HSP70-HOM基實(shí)時(shí)熒光PCR分析使用針對(duì)核酸中不同多態(tài)性序列的熒光Taqman探針，它們?cè)赑CR擴(kuò)增中被水解釋放熒光信號(hào)，只有與靶序列完全匹配的探針才能被相應(yīng)的切割。不同探針標(biāo)記不同的熒光報(bào)道信號(hào)。利用多通道熒光PCR儀檢測結(jié)果，可以便捷判斷核酸多態(tài)性。140ppt課件實(shí)時(shí)熒光PCR分析使用針對(duì)核酸中不同多態(tài)性序列的熒光Taqm實(shí)時(shí)熒光PCR分析141ppt課件實(shí)時(shí)熒光PCR分析141ppt課件實(shí)時(shí)熒光PCR分析

142ppt課件實(shí)時(shí)熒光PCR分析142ppt課件謝謝！143ppt課件謝謝！143ppt課件

遺傳毒理學(xué)

山西醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生毒理教研室鄭金平144ppt課件遺傳毒理學(xué)1ppt課件1、遺傳毒理學(xué)基本概念2、遺傳毒性形成的主要機(jī)制3、遺傳毒性后果及其遺傳毒理學(xué)應(yīng)用4、遺傳毒理學(xué)研究方法

講授內(nèi)容

145ppt課件1、遺傳毒理學(xué)基本概念講授內(nèi)容2ppt課件一、基本概念遺傳毒理學(xué)（genetictoxicology）

研究環(huán)境因素對(duì)機(jī)體遺傳物質(zhì)和遺傳過程的作用,闡明遺傳毒性對(duì)機(jī)體健康的后果及其作用機(jī)制,為防止環(huán)境因素對(duì)遺傳物質(zhì)的損傷、增加生物的遺傳負(fù)荷，保護(hù)生態(tài)平衡和人體的健康提供科學(xué)依據(jù)的一門毒理學(xué)分支學(xué)科。146ppt課件一、基本概念遺傳毒理學(xué)（genetictoxicolog

（一）遺傳毒性的類型基因突變（genemutation）染色體畸變(chromosomeaberration)

染色體結(jié)構(gòu)畸變（structuralchromosomeaberration）染色體數(shù)目改變（numericalchromosomeaberration）DNA損傷147ppt課件（一）遺傳毒性的類型基因突變（genemutation）148ppt課件5ppt課件1、基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了堿基對(duì)組成和排列序列的改變1、堿基置換2、移碼突變3、三核苷酸重復(fù)4、大段損傷149ppt課件1、基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了堿基對(duì)組成和排列序列的改變堿基置換

basesubstitution轉(zhuǎn)換transitionA----GC----T顛換transversionA----CTC---AGG----CTT----AG150ppt課件堿基置換basesubstitution轉(zhuǎn)換trans移碼突變

frameshiftmutation堿基插入或缺失

1或非3的倍數(shù)------移碼

3或3的倍數(shù)---------整碼突變151ppt課件移碼突變frameshiftmutation堿基插入或缺三核苷酸重復(fù)（tripletrepeats）又稱三聯(lián)體重復(fù)、三核苷酸擴(kuò)展即一特定的三聯(lián)核苷酸擴(kuò)增，重復(fù)數(shù)目超過正常數(shù)目如：正常人ＦＭＲ－１基因中CCG/CCG

三核苷酸正常重復(fù)6-54次，而在脆性X綜合癥的人體內(nèi)重復(fù)50-1500次。在強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良癥、亨廷頓（Huntington’s）病中也有此異常重復(fù)152ppt課件三核苷酸重復(fù)（tripletrepeats）又稱三聯(lián)體重復(fù)大段損傷

largesegmentdamage指DNA鏈大段（數(shù)個(gè)至數(shù)千個(gè)堿基）的插入或缺失（可波及兩個(gè)或數(shù)個(gè)基因）153ppt課件大段損傷largesegmentdamage指DNA鏈基因突變的分類1.按突變發(fā)生原因分類

2.按遺傳信息的改變分類3.按突變效應(yīng)的方向分類4.按基因結(jié)構(gòu)改變類型分類自發(fā)突變誘發(fā)突變點(diǎn)突變移碼突變?nèi)塑账嶂貜?fù)大段損傷同義突變錯(cuò)義突變無義突變正向突變回復(fù)突變154ppt課件基因突變的分類1.按突變發(fā)生原因分類自發(fā)突變點(diǎn)突變同義突2、染色體結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w畸變:

由于染色體或染色單體斷裂，造成染色體或染色單體缺失，或引起各種重排，從而出現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)異常的稱為染色體畸變或染色體結(jié)構(gòu)畸變斷裂劑:凡能引起染色體斷裂的物質(zhì)斷裂作用:染色體斷裂作用的發(fā)生或過程即為斷裂作用。155ppt課件2、染色體結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w畸變:由于染色體或染色單體斷裂，2、染色體結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w型畸變

chromosome-typeaberration染色單體型畸變

chromatid-typeaberration156ppt課件2、染色體結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w型畸變13ppt課件染色體結(jié)構(gòu)畸變的類型

裂隙（gap）

斷裂（break）157ppt課件染色體結(jié)構(gòu)畸變的類型裂隙（gap）斷裂14ppt染色體結(jié)構(gòu)畸變類型1、裂隙(gap)和斷裂(break)2、斷片(fragment)、微小體(minutebody)和缺失(deletion)3、環(huán)狀染色體(ringchromosome)和無著絲粒環(huán)(acentricring)4、倒位(inversion)5、插入(insertion)和重復(fù)(duplication)6、易位(translocation)158ppt課件染色體結(jié)構(gòu)畸變類型1、裂隙(gap)和斷裂(break)1染色體結(jié)構(gòu)畸變類型著絲粒融合（centicfusion），又稱羅伯遜易位(Robersoniantranslocation)等臂染色體(isochromosome)159ppt課件染色體結(jié)構(gòu)畸變類型著絲粒融合（centicfusion），160ppt課件17ppt課件161ppt課件18ppt課件162ppt課件19ppt課件3、染色體數(shù)目改變整倍體（euploid）非整倍體（aneuploid）

舟舟Down氏綜合征（21染色體三體綜合征）163ppt課件3、染色體數(shù)目改變舟舟Down氏綜合征（21染色體三體綜4、DNA損傷

DNA分子結(jié)構(gòu)的任何異常改變都是DNA損傷。包括DNA分子一級(jí)結(jié)構(gòu)脫氧核糖、磷酸