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1、第六章 DNA的损伤与修复,DNA的复制是高保真的，但在有少量错误；理化因素损害。如不纠正，可导致突变/死亡。第一节 DNA损伤的来源（包括碱基脱落、碱基改变、碱基错配、链交联及断裂等）一、碱基脱落 1、酸和热糖苷键碱基脱落，2、变异的碱基被DNA糖基化酶切除去，产生无嘌呤/嘧啶的位点（AP位点）；3、生理情况碱基会自发性脱落。,二、碱基改变 理化因素导致嘧啶间替换，或嘌呤间替换1、烷化剂：硫酸二甲酯、甲烷磺酸甲酯等烷化剂与碱基中的亲核基团作用生成烷基化碱基，使链内或链间的胞嘧啶交联，阻断复制、转录等过程。2、亚硝酸：甲基化的胞嘧啶脱氨T，与A 配胞嘧啶脱氨U，与A 配3、碱基类似物：5-溴尿
2、嘧啶（Br-U）的酮式与T相似，可与A配对；变为醇时则与C相似，也能与G配对，结果使A：TG：C 2-氨基嘌呤为A的类似物，正常时与T配，但也可与C配，使原AT对转换为GC对,-A-G-T-U-,-G-C-,亚硝酸：GC对变AT对,碱基类似物：AT对变GC对,三、碱基的错配：由突变基因编码有缺陷的聚合酶，核酸酶或其它蛋白质，易导致碱基发生错配。,1、碱基的缺失、插入：吖啶类、溴乙锭等为扁平分子，易嵌入DNA的碱基平面间，致使复制、重组过程中碱基的缺失或插入。原因：使聚合酶在复制过程中发生滑移，如在模板链滑移（打滑）易造成缺失，在生长链上易造成插入。,2、胸腺嘧啶二聚体：紫外线照射使一条链上相邻
3、的嘧啶，尤其是胸腺嘧啶形成环丁基二聚体，阻碍链间的正常碱基配对。,四、链的断裂：辐射、博莱霉素等，使单股或双股DNA的磷酸二酯键断裂、脱氧核糖裂解；机体代谢产生氧自由基，使链断裂,五、DNA链的交联：烷化剂、丝裂霉素、光活化补骨脂素等，使DNA链间交联,氮芥使二条链间的鸟嘌呤形成共价键,光敏植物（芹菜、芫荽、莴苣等）产“呋喃香亚素”，最有名的“补骨脂素”。分子量很小，可穿透皮肤到达DNA。紫外线照射后与DNA结合,第二节、DNA的修复系统,一、直接修复:1、二聚T：几乎所有生物都有光复活酶（DNA光解酶），使嘧啶二聚体在可见光（300-600nm）存在下分解为单体。机制：酶先与二聚T结合成复合
4、物，复合物吸收可见光切断胸腺嘧啶二聚体之间的两个C-C键，使二聚T变为单体，酶释放。,（二聚T）,光复活酶,2、烷基化的碱基：在O6-甲基鸟嘌吟转甲基酶的作用下将O6-甲基鸟嘌吟上的甲基转移到酶分子上的半胱氨酸残基而修复。,包括2种：碱基的切除修复 片段的切除修复,（二）切除修复,Base excision repair,DNA glycosylases cleaves N-glycosylic bond,AP endonuclease cleaves apurinic or apyrimidinic site,DNA polymerase I 53 exonuclease activity&
5、polymerase activity,DNA ligase,1、碱基的切除修复,片段的切除修复,步骤多，先切除含错配碱基在内的片段，再以另一条链为模板，合成新的DNA大肠杆菌主要有核酸内切酶（UvrABC）、Pol I、连接酶等步骤：UvrABC：在错配的碱基（包括二聚T）的两侧各做一个切口，切下含损伤在内的12bp单链片段，留下的缺口由 Pol I修补，由DNA 连接酶连接。,据模板的遗传信息修复错配的碱基。关键区分模板链和新生链。大肠杆菌中由错配修复系统，识别子代链，依据是甲基化。E.coli中DNA的GATC序列中A的N6都是甲基化的（DAM甲基化催化），复制后短时间内子代链DNA未来
6、得及甲基化，可区分模板链和新合成链，并将新生链上错配的碱基切除。,（三）错配修复,-CH3,包括多种酶：Dam甲化酶，MutH，MutL，MutS（矫正酶，错配修复酶）,解旋酶III，SSB，Pol III，核酸外切酶，连接酶等。错配修复发生在GATC的邻近处（如GAmTC 1kb以内）MutH酶于子链GATC中G的5外侧切，成为待修复的标志，1）当错配位点于切割点的5-侧时（右图），未甲基链按35方向由核酸外切酶降解直至错配碱基在内，再由Pol III以模板链为据合成新链；2）当错配位点于切割点的3-侧时，由核酸外切酶VII 或RecJ蛋白按53方向降解未甲基链，直至包含错配碱基在内。,TG
7、TCTGCGCCCATCGATCCCTTTGTCTATCCTCGACCATGGCGACAGACGCGGGTAGCTAGGGAAACAGATAGGGGCTGGTACCGC,TGTCTGCGCCCATC CATGGCGACAGACGCGGGTAGCTAGGGAAACAGATAGGGGCTGGTACCGC,GATCCCTTTGTCTATCCTCGAC,TGTCTGCGCCCATCGATCCCTTTGTCTATCCTCGACCATGGCGACAGACGCGGGTAGCTAGGGAAACAGATAGGGGCTGGTACCGC,DNA复制的模板如有损伤，则复制受抑制。要用重组修复系统。作用机制：先复制后修
8、复。当复制到损伤部位时，此时复制跨越损伤部位，继续在其下游约1Kb重新开始复制。新生子链的缺少部分，由互补链的相应片段转移到缺口处，损伤部位随后由切除修复修复。重组修复涉及多种酶，其中最重要的是RecA蛋白。,创伤,重组,重组的亲代DNA,修复后的亲代DNA,修复,（四）重组修复,此修复为旁路修复系统，错误率很高。有时虽然合成了与亲本一样长的DNA链，但常常是没有功能的。DNA受到严重损伤时，会引起细胞产生一系列变化，启动与DNA修复有关的一组基因，产生一系列的蛋白来应急，此反应称为SOS反应。其引发过程与RecA蛋白的活化有关。Pol II可越过损伤部位，进行易错修复。,（五）易错修复SOS反应,
