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1、DNA的突变和修复,姓名：戴启凡学号：N080104107,主要内容,第一节 复制错误及其修复,第二节 DNA损失,第三节 DNA损伤的修复,第一节 复制错误及其修复,一、突变的概念和类型二、复制过程中的错配修复,突变和概念和类型,（一）突变的概念（二）突变类型,1、根据DNA碱基序列改变,2、对阅读框架的影响,6、根据影响基因调控的序列,3、根据对遗传信息的改变情况,4、根据突变表现型对外界的敏感性,5、从突变效应背离或返回到野生型,突变的概念,突变（mutation）：DNA碱基发生可遗传的永久性改变突变基因：带有突变位点的基因突变体：带有突变基因的生物个体或群体,根据碱基序列改变,点突变
2、,单点突变,多点突变,碱基插入,碱基缺失,对阅读框架的影响,移框突变：插入或缺失一个或两个碱基都会引起移框突变 结果：使表达产物蛋白质的一级结构改变，蛋白质合成的过早终止,对遗传信息的改变情况,同义突变,错义突变,无义突变,没有改变产物氨基酸序列的密码子的碱基突变，如赖氨酸,碱基序列的改变引起氨基酸的改变，如镰刀形贫血,某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变成为蛋白质合成的终止密码子,同义突变和错义突变的图示,遗传密码表,突变表型对外界环境的敏感性,非条件突变,条件突变,最常见的是温度敏感突变,据突变效应背离或返回到野生型,正向突变,回复突变,改变了野生型性状的突变,突变体所失去的野生型性状
3、可以通过第2次突变得到恢复，这第2种突变称为,据影响基因调控的序列,启动子上升突变,启动子下降突变,突变位点位于启动子区域，结果是增强启动子的作用,突变位点位于启动子区域，结果是降低启动子的作用,组成型突变,使结构基因失去负向控制的操纵子或调节基因的突变,DNApol(=10-8)经第二次校正=10-11,错配修复系统(MRSMismatch RepairSystem),1、错配修复碱基来源：校正活性所漏校的碱基 使复制的保真性提高102103倍,2、错配修复系统（Mismatch repair system）,DNA polymeraseHelicase SSB 外切核酸酶(和)连接酶,MC
4、E(mismatch correct enzyme)3 subunits mutH,L,S,（1）组成,DNA合成过程中的甲基化变化,DNA中的GATC(palindromic seq.)为m6A甲基化敏感位点,平均每2kb左右有一GATC seq.,错配修复系统受甲基化的引导,甲基化程度的差异,a、MutH/MutS 扫描识别错配 碱基和邻近的GATC序列 切点甲基化GATC中 G的5侧,DNA helicase II,SSB,exonuclease I去除包括错 配碱基的片段,DNA polymerase III 和 DNA ligase 填充缺口,昂贵的代价用于保证DNA的准确性,（2）
5、修复过程,外切核酸酶切割切点的5端（错配碱基在切点的5端）-3端（-3端）,3、尿嘧啶-N-糖苷酶系统(ung system),修复尿嘧啶的来源：dUTP的渗入 胞嘧啶的自发脱氨氧化,-TAGC-ATCG-,-TAGC-A CG-,U,G,C,U,A,-TAGC-A CG-,-TAGC-ATCG-,碱基切除修复,核苷酸切除修复,一、DNA损伤的原因(一)自发性损伤（spontaneous mutations）1、DNA复制错误 校正后的错配率仍约在10-10左右 2、自发性的化学变化 脱嘌呤和脱嘧啶 脱氨（基）(deamination)作用,第二节 DNA损伤,（1）脱嘌呤和脱嘧啶,糖苷键断裂
6、,嘌呤和嘧啶从DNA链的核糖磷酸骨架上脱落,（2）脱氨基作用（deamination）CU;A H（次黄嘌呤),H-C;G X（黄嘌呤），X-C,（二）物理因素引起的DNA损伤,放射线 1、X-射线、射线、宇宙射线 失去电子/打断双链，破坏了碱基和糖基 2、紫外线 同一条DNA链上相邻的嘧啶以共价键连成 嘧啶二聚体,（三）化学物质引起的DNA损伤 1、碱基类似物 5-溴尿嘧啶（5-bromouracil,5-BU）氨基嘌呤（2-aminopurine 2-AP）迭氮胸苷（AZT,azidothymidine）(1)5-溴尿嘧啶 和 T 很相似，仅在第5个碳元子上由Br取代 了甲基，5-BU有酮
7、式、烯醇式两种异构体，可分别与A及G配对结合,G,C,5-溴尿嘧啶引起的突变,酮式,烯醇式,（2）2-氨基嘌呤(2-AP)也是碱基的类似物，有正常状态和稀有状 态两种异构体，可分别与T和C配对结合。当2-AP掺入到 DNA复制中时，由于其异构体的变换 而导致AT G C,2、亚硝酸（introus acid,NA）有氧化脱氨作用 CU，与A配对，GC AT AH（次黄嘌呤），与C配对，ATGC GX（黄嘌呤），仍与C配对，不引起突变3、烷化剂：它们的作用是使碱基烷基化 甲基黄酸乙脂（EMS）,氮芥(NM),甲基黄酸甲脂（MMS）,亚硝基胍（NG）等,4、嵌入剂 吖啶橙、原黄素、吖黄素等吖啶类染
8、料 嵌合到DNA碱基对之间 导致单个碱基对的插入或缺失，引起移码突变,二、DNA损伤与突变,（一）突变（mutation）1、广义：发生在遗传物质中的可遗传的改变（1）染色体畸变：发生在染色体水平的突变（2）基因突变：发生在基因水平的突变 2、分子生物学定义：DNA序列改变引起的可遗传的变化 突变是进化的分子基础（二）突变发生（mutagenesis）1、自发突变（spontaneous mutation）自然发生的突变 2、诱发突变（induced mutation）诱变剂处理所诱发的突变,（三）DNA损伤与突变的关系,DNA复制错误,自发的化学变化,自发损伤,自发突变,物理因素,化学因素,
9、DNA损伤,诱发突变,第三节 DNA损伤的修复,一、嘧啶二聚体的产生,TT二聚体,TC二聚体,1、光复活（photo reactivation）,-TT-AA-,复制前、不容易出错,400 nm 蓝光、PR 酶(photo-reactivation enzyme)光敏裂合酶（photolyase）,二、二聚体修复的机制,2.切除修复ExisionRepair,复制前进行 不易出错,UvrA,B,C gene 内切核酸酶（Endonucleases）外切核酸酶（Exonuclease）DNA pol Ligase,碱基切除修复,核苷酸切除修复,核苷酸切除修复,3.重组修复（Recombinati
10、veRepair）,后复制修复、E.coli的挽回系统,该系统存在的实验证据,Rec-A.gene 以某种方式参与DNA损伤修复,Rec修复系统比切除修复系统更有效,目前知道 Uvr系统负责切除二聚体 Rec系统负责消除没有被切除的二聚体 可能造成的后果,修复时期的证明,与Rec-A蛋白引起的重组(strand transfer)有关,TT dimer未被修复，仅表现在后代群体中TT dimer 浓度的稀释,链的非准确转移，导致突变机率的增加,重组修复相关机制:,重组修复(链转移修复),复制后修复 容易出错,RecA,DNApolymerae ligase,二聚体后起始,RecA,聚合酶、连接
11、酶,重组修复后的损伤位点可由其它机制进一步修复,4.易错修复（SOS修复 SOS repair）,80 10 100mut.100%50%10%,损坏的噬菌体 DNA 在E.coli A被修复 E.coli 的SOS修复能被U.V.诱导(A&B)SOS 修复过程有非常高的突变频率(易出错),UV 复活或 W复活（Jean Weigh）,（1）实验证据,（2）SOS 修复机制,SOS 修复无模板指导的DNA复制,大剂量的紫外线照射，大量的二聚体产生,SOS系统诱导，错误潜伏的复制超越二聚体而进行,SOS 修复只是SOS反应的一部分,RecA在SOS反应反应中起核心作用,RecA与LexA组成调控环路,RecA受LexA的部分抑制,RecA-P;三种功能,当DNA复制受阻/DNA damaged,激活RecA-p的proteinase活性,LexA-p降解,RecA-p高效表达,SOS open,当DNA复制度过难关后,DNA损伤修复系统与疾病,着色性干皮病（xeroderma pigmentosum）Bloom综合征Cockayne综合征Fanconi贫血症,着色性干皮病,Cockayne综合征,SSCP,Thank You!,
