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1、DNA复制的真实性 生物体DNA复制具有高度真实性,复制107-1011碱基对,只有一个错误碱基。1、半保留复制2、DNA聚合酶对碱基的选择作用3、3,5,外切活性的校正阅读4、用RNA引物5、DNA修复机制,DNA的损伤与修复一、DNA损伤生物因素或理化因素作用下DNA的结构与功能遭破坏。生物因素:DNA重组、病毒基因组的整合等 理化因素:紫外线、电离辐射、化学诱变剂等DNA损伤 突变突变是进化、分化的分子基础;也是某些疾病的发病基础;还有致死性的突变。,DNA损伤类型,二、损伤的修复 光修复 切除修复 错配修复 重组修复 SOS修复,1、光修复光修复酶(Photolyases)利用吸收光产
2、生的能量使嘧啶二聚体转为单体。大多生物有光修复酶,但高等动物无此酶,被其它修复系统取代。,2、切除修复在一系列酶的作用下,将DNA分子中受损伤部分切除,并以完整的那一条链为模板,合成出切去部分,DNA恢复正常结构。参与的酶有(细菌)核酸内切酶,DNApol,DNA连接酶人类着色性干皮病:对紫外线照射敏感,易发生皮肤癌,由于切除修复系统障碍,缺乏特异核酸内切酶。,3、错配修复DNA在复制过程中发生错配,新链被校正,则信息恢复。大肠杆菌中参与错配修复的蛋白至少12种如何区分新链和旧链?甲基化酶使DNA链某些部位甲基化刚合成的新链短期内未甲基化,区分于旧链,切除新链部分,以旧链为标准重新补缺。,4、
3、重组修复,复制后修复重组蛋白RecA,RecBCD,DNApol,连接酶,5、SOS修复能诱导修复的应急反应,引起DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制、细胞的癌变等。Weigle效应(19世纪50年代)修复系统抑制了细胞的分裂作用机理 基因 recA lexA 蛋白 RecA LexA,避免差错的修复(诱导前几种修复有关的酶和蛋白的产生)倾向差错的修复(诱导产生缺乏校对功能的聚合酶),LexA为阻遏蛋白,阻遏SOS有关基因及recA基因,但仍有少量RecA存在,当诱导条件产生(DNA损伤),则:诱导信号 RecA激活 水解LexA 各种基因表达当条件消失,RecA失活,基因关闭,SOS的诱
4、导信号:并非所有DNA损伤都能诱导SOS反应,能在细菌中诱导SOS反应的作用剂对高等动物往往是致癌的,如X-射线,紫外线,烷化剂,黄曲霉素等。,细胞修复系统缺损与癌症有一定关系 切除修复缺损 着色性干皮病(Xeroderma Pigmentosum Xp)错配修复缺损 遗传性非息肉结肠癌(Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer HPCC),逆转录病毒(Retrovirus)和逆转录酶(reverse transcriptase,RT)逆转录酶的发现 病毒 1958年Crick的中心法则:Temin发现放线菌素D抑制肿瘤病毒RNA复制.提出前病毒假说
5、逆转录酶的发现:Temin、Baltimore等1970年分别于劳氏肉瘤病毒和鼠白血病病毒中找到逆转录酶。逆转录病毒往往是能引起肿瘤的RNA病毒(劳氏肉瘤病毒、鸟类成髓细胞白血病病毒等),DNA病毒RNA病毒,DNA RNA 蛋白质,复制,1、逆转录酶:模板(RNA)、引物(宿主tRNA)、底物(dNTP)、二价阳离子延长方向(5 3)需要还原剂(保护酶的-SH),2、逆转录病毒基因组两条相同的(+)RNA链组成具帽子和尾部结构,3、逆转录酶不仅普遍存在于RNA病毒中,哺乳动物的胚胎细胞和正在分裂的淋巴细胞中也有反转录酶。,、逆转录过程(以前病毒形式引起整合到宿主细胞DNA中而使细胞恶性转化)
6、单链病毒RNA RNA-DNA杂交分子 双链DNA(前病毒),、逆转录酶是多功能酶,兼有3种酶的活性:RNA指导的DNA聚合酶活性 DNA指导的DNA聚合酶活性 核糖核酸酶H的活性,专一水解RNA-DNA杂交分子中的RNA,可沿53和3 5两个方向起核酸外切酶的作用。,逆转录酶也和DNA聚合酶一样,沿53方向合成DNA,并要求短链RNA作引物。,、逆转录酶的应用,遗传工程技术中一种重要的工具酶。人工合成的聚核苷酸或真核生物的mRNA可作为此酶的模板几乎所有真核生物mRNA分子的3末端都有一段polyA,当加入寡聚dT作为引物时,mRNA就可作为模板,在逆转录酶催化下在体外合成与其互补的DNA,
7、称为cDNA。由此可构建出cDNA文库,从中筛选特异的目的基因,逆转录病毒的生活周期,人类免疫缺陷病毒Human Immunedeficiency Virus,1988年正式命名,传染源:病人或无症状携带者,传播途径:性感染、血源性感染、垂直感染,感染T淋巴细胞后即杀死细胞,造成宿主机体免疫系统损伤,引起艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS),HIV模型图,脂双层膜,gp120,gp41,包膜糖蛋白,p24衣壳蛋白,p14内膜蛋白,p7核衣壳蛋白,逆转录酶,蛋白酶,整合酶,人类嗜T细胞病毒,共有两种型别 HTLV-I HTLV-II,Human T-cell Lymphotropic Virus,