第21章基因突變

1、第二十一章基因突變,第一節(jié) 基因突變的類型,體細(xì)胞突變（somatic mutation） 生殖細(xì)胞突變（germ-line mutations） 轉(zhuǎn)換（transition）是指同類堿基之間的替換。 顛換（transversion mutation）是嘌呤與嘧啶之間的替換,突變類型,中性突變（neutral mutation）多肽鏈中相應(yīng)位 點(diǎn)發(fā)生的氨基酸的取代并不影響蛋白質(zhì)的功能; 沉默突變（silent mutation）蛋白質(zhì)中相應(yīng)位點(diǎn) 是發(fā)生了相同氨基酸的取代，即同義突變。 移碼突變（frameshift mutation） 回復(fù)突變（reverse mutation）， 一類是正向

2、突變（forward mutation）突變方向是從野生型向突變型；另一種是回復(fù)突變，其突變方向是從突變型向野生型 抑制突變（suppressor mutation）突變的作用還可以通過其它位點(diǎn)的突變而得到減少或校正,第二節(jié) 突變的原因,一.自發(fā)突變（spontaneous mutations） 突變率（mutation rate）是指在單位時(shí)間內(nèi)某種突變發(fā)生的概率. (一) DNA復(fù)制錯(cuò)誤 (二) 自發(fā)的化學(xué)變化 1. 脫嘌呤（depurination） 2. 脫氨（基）(deamination)作用 3. 氧化作用損傷堿基（oxidatively damaged bases,一)DNA復(fù)制

3、錯(cuò)誤,二) 自發(fā)的化學(xué)變化 1.脫嘌呤,2.脫氨基,3.氧化損傷,過氧化物原子團(tuán)（O2-） （H2O2），（-OH）等需氧代謝的副產(chǎn)物都是有活性的氧化劑， 它們可導(dǎo)致DNA的氧化損傷， T氧化后產(chǎn)生T乙二醇， G氧化后產(chǎn)生8-氧-7,8二氫脫氧鳥嘌呤、8-氧鳥嘌呤(8-O-G)或“ GO”， GO可和A錯(cuò)配，導(dǎo)致GT,二. 誘發(fā)突變,一) 放射線 紫外線、 X-射線、 射線、 宇宙射線 (二) 化學(xué)物質(zhì) 1.堿基類似物 (1) 5-溴尿嘧啶（5-bromouracil,5-BU） (2) 氨基嘌呤（2-aminopurine 2-AP） (3) 迭氮胸苷（AZT, azidothymidine

4、,2.堿基的修飾劑 (1) 亞硝酸（introus acid, NA） (2) 羥胺 (3) 烷化劑，它們的作用是使堿基烷基化 3.DNA插入劑 原黃素（proflavin） 吖啶橙（acridine orange） 溴化3,8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓 （etnidium bramide） ICR的復(fù)合物等,一) 紫外線誘發(fā)胸苷二聚體,二) 化學(xué)物質(zhì) 1.堿基類似物,1）5-溴尿嘧啶和T很相似，僅在第5個(gè)碳元子上由Br取代了甲基 5-BU有，酮式，烯醇式兩種異構(gòu)體，可分別與A及G配對(duì)結(jié)合,2) 2-氨基嘌呤(2-AP)也是堿基的類似物，有正常狀態(tài)和稀有狀態(tài)兩種異構(gòu)體，可分別與T和C配

5、對(duì)結(jié)合。當(dāng)2-AP摻入到 DNA復(fù)制中時(shí)，由于其異構(gòu)體的變換而導(dǎo)致AT G C,2. 堿基的修飾劑 (1) 亞硝酸（introus acid, NA）有氧化脫氨作用，可使G第2個(gè)碳原子上的氨脫去，產(chǎn)生黃嘌呤（xanthine,x），次黃嘌呤 (H) 仍和C配對(duì)，故不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換突變。但C和A脫氨后分別產(chǎn)生U和次黃嘌呤H，產(chǎn)生了轉(zhuǎn)換，使CG轉(zhuǎn)換成AT，AT轉(zhuǎn)換成GC,2）羥胺只特異地和胞嘧啶起反應(yīng)，在第4個(gè)C原子上加-OH，產(chǎn)生4-OH-C，此產(chǎn) 物可以和A 配對(duì)，使CG轉(zhuǎn)換成TA,3)烷化劑如甲基黃酸乙脂（EMS）,氮芥(NM),甲基黃酸甲脂（MMS）,亞硝基胍（NG）等，它們的作用是使堿基烷基化

6、，EMS使G的第6位烷化，使T的第4位上烷化，結(jié)果產(chǎn)生的O-6-E-G和 O-4-E-T分別和T、G配對(duì)，導(dǎo)致GC對(duì)轉(zhuǎn)換成AT對(duì)；TA對(duì)轉(zhuǎn)換成CG,3.DNA插入劑,4. 體外定點(diǎn)突變,1985年加拿大的Michael Smith建立，于1993年獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 具體方法有三種： （1）聚核苷酸介導(dǎo)的用單鏈模板定點(diǎn)突 變； （2）雙引物法定點(diǎn)突變； （3）用摻入U(xiǎn)的單鏈為模板進(jìn)行聚核苷 酸介導(dǎo)的體外定點(diǎn)突變,用 Ames法檢測誘變劑,第三節(jié) 突變和人類疾病,自發(fā)突變和人類的疾病 一.重復(fù)序列異常所引起的遺傳病 線粒體的腦脊髓?。╩itochondlrial encephalomyopat

7、hies)是線粒體重復(fù)順序之間產(chǎn)生缺失所致。 脆性X染色體綜合征 X-連鎖脊髓和延髓肌婁縮，也稱Kennedys癥 強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良（Myotonic dystrophy,二) 誘發(fā)突變和人類的腫瘤,第四節(jié) DNA的修復(fù)機(jī) 一.直接修復(fù)（Direct repair） (一) 通過DNA聚合酶校正修復(fù) (二)光復(fù)活反應(yīng) 光復(fù)活（photoreactivation）或光修復(fù)（light repair） 光裂合酶（photolyase),由phr 基因編碼 烷基轉(zhuǎn)移酶（Alkyltransferases,一) 一般切除修復(fù) 切除修復(fù)(excixion-repair) 暗修復(fù)（dark repair）

8、 短-補(bǔ)丁修復(fù)（short-patch repair） 長-補(bǔ)丁修復(fù)（long-patch repair） 著色性干皮?。╔eroderma pigmentosum）是一種切除修復(fù)酶的缺陷,二 切除修復(fù)（excixion-repair,在E.coli中的切除修復(fù)系統(tǒng),損傷：突變的堿基錯(cuò)配或改變DNA結(jié)構(gòu),剪切：內(nèi)切酶在損傷堿基位點(diǎn)兩側(cè)剪切,切除：外切酶除去切口間的DNA,合成：DNA pol 合成取代DNA,連接酶封閉缺口,Uvr系統(tǒng)在修復(fù)各階段中的作用UvrAB識(shí)別損傷； UvrBC在DNA上切一缺口； UvrD使被標(biāo)記區(qū)解旋,二) 特殊切除修復(fù)途徑,1) AP核酸內(nèi)切酶修復(fù)途徑 AP位點(diǎn) :無嘌呤（apurinic）和 無嘧啶（apyrimidinic）位點(diǎn) (2) 糖基酶修復(fù)途徑 (3)GO系統(tǒng),三、復(fù)制后修復(fù),一) 錯(cuò)配修復(fù)（mismatch repair） (1) 識(shí)別錯(cuò)配的堿基對(duì)； (2) 對(duì)錯(cuò)配的一對(duì)堿基要能準(zhǔn)確區(qū)別哪一個(gè) 是錯(cuò)的，哪一個(gè)是對(duì)的； (3) 切除錯(cuò)誤的堿基，并進(jìn)行修復(fù)合成,MutS,MutL,MutS,MutH,MutS識(shí)別錯(cuò)配位點(diǎn),并易位到GATC位點(diǎn)。MutH在GATC位點(diǎn)剪切非甲基化鏈，內(nèi)切酶從GATC到錯(cuò)配位點(diǎn)降解DNA,二)重組修復(fù)（recombination-repain,在E.coli中的提取(retrival)系統(tǒng),三)