損傷和修復講稿

1、關于損傷與修復第一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1 哺乳動物細胞DNA損傷的發(fā)生頻率 DNA損傷類型 次細胞- 1 天 1 單鏈損傷 55 000 脫嘌呤 10 000 脫嘧啶 200 O6甲基鳥嘌呤 3 100 胞嘧啶脫氨基 200 胸腺嘧啶乙二醇 270 胸苷乙二醇 70第二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2自發(fā)性復制錯誤堿基脫落或部分脫落活性氧紫外線電離輻射烷化劑堿基類似物修飾劑DNA第一節(jié) DNA損傷的原因及后果病原生物基因的整合物理因素化學因素第三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3一、DNA分子的自發(fā)性損傷(一)DNA復制產生誤差 模板 核酸外切酶活性

2、 DNA聚合酶 錯配堿基第四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月4 如大腸桿菌 堿基配對的錯誤率為10-1-10-2 DNA聚合酶校正后錯誤率為10-5-10-6 復制后經校正系統校正，錯配率為10-9左右第五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月5堿基T和G能夠以酮式或烯醇式兩種互變異構的狀態(tài)出現堿基C和A能夠以氨基式或亞氨基式兩種互變狀態(tài)出現一般生理條件下，堿基互變平衡反應傾向于酮式或氨基式，故A 與T和C 與G堿基配對 （二）DNA的自發(fā)性化學變化 1. 堿基的異構互變第六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6互變異構效應引起不正常的堿基配對稀有形式常見形式A與T C與G

3、A與C T與G第七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月7 2. 堿基的脫氨基作用 堿基的環(huán)外氨基有時會自發(fā)脫落，從而胞嘧啶(C)變成尿嘧啶(U)，腺嘌呤(A)變成次黃嘌呤(H)。復制時,U與A配對、H與C配對就會導致子代DNA序列的錯誤變化。(A)(H)(C)(U)第八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月8 3脫嘌呤與脫嘧啶 即堿基脫落，是指從DNA上丟失了嘌呤或嘧啶，形成無堿基位點，稱為AP部位（apurine,apyrimidine site, AP）。第九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月9復制時可以插入任何核苷酸。脫落堿基后的脫氧核糖3端的磷酸二酯鍵易被水解，造成D

4、NA鏈斷裂。在哺乳動物細胞基因組中，每天每個細胞因N-糖苷鍵自發(fā)水解約丟失10 000個嘌呤堿基和200個嘧啶堿基。第十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月10 4堿基修飾與鏈斷裂 細胞在正常生理活動中產生的活性氧會造成DNA損傷，產生胸腺嘧啶乙二醇、羥甲基尿嘧啶等堿基修飾物，還可引起DNA單鏈斷裂等損傷。 第十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月11二、物理因素引起的DNA損傷(一)紫外線照射引起的DNA損傷 同一條DNA鏈相鄰嘧啶以共價鍵連成二聚體(T-T、C-T 、C-C)，導致復制不能進行。 皮膚因受紫外線照射而形成二聚體的頻率可達每小時5104細胞紫外線不能穿透皮膚，因

5、此損傷只局限在皮膚中紫外線照射還能引起DNA鏈斷裂等損傷第十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月12胸腺嘧啶二聚體第十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月13 (二)電離輻射引起的DNA損傷 直接效應： DNA直接吸收射線能量而遭損傷。 間接效應： DNA周圍其他分子(主要是水分子)吸收射線能量而產生具有很高反應活性的自由基，進而損傷DNA。第十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月14電離輻射引起DNA損傷的類型產生 OH自由基，導致堿基變化 脫氧核糖分解 DNA鏈斷裂 交聯 包括DNA鏈交聯和DNA-蛋白質交聯 第十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月15三、

6、化學因素引起的DNA損傷(一)烷化劑對DNA的損傷1堿基烷基化 2. 堿基脫落3 斷鏈 4. 交聯第十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月16 5-BrdU （ 5-BrdU-A； 5-BrdU-G） 酮式 烯醇式(二)堿基類似物、修飾劑對DNA的改變 亞硝酸鹽能使C脫氨基變成U （CU） 羥胺能使T脫甲基變成C （TC） 黃曲霉素B1 (GT)第十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月17可修復的損傷激活存活反應網絡損傷原因物理因素化學因素損傷程度不可逆的損傷細胞反應細胞后果激活凋亡途徑細胞周期阻滯、修復突變、染色體畸變細胞存活細胞死亡細胞惡性轉化自發(fā)性各種DNA損傷第十八張，

7、PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月18第二節(jié) DNA修復(DNA repair) DNA修復是細胞對DNA受損傷后的一種反應，這種反應可能使DNA結構恢復原樣，重新執(zhí)行原來的功能，但有時并非能完全消除DNA的損傷，只是使細胞能夠耐受這種DNA的損傷而能繼續(xù)生存。 第十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月19一、錯配修復(mismatch repair) 校正DNA復制和重組過程中發(fā)生的堿基錯配。 錯配的堿基可被錯配修復酶識別后進行修復。第二十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月20錯配修復(大腸桿菌)Mis-paired bases第二十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022

8、年6月21錯配修復(大腸桿菌)第二十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月222. 真核細胞錯配修復機制第二十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月23第二十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月24 在含有錯配堿基的DNA分子中，使正常核苷酸序列恢復的修復方式。過程：識別出不正確的鏈，切除掉不正確鏈的部分，然后通過DNA聚合酶和DNA連接酶的作用，合成正確配對的雙鏈DNA。 錯配修復（mismatch repair）：第二十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月25遺傳性非息肉型結腸癌（hereditary nonpolyposis colorectal cancer

9、，HNPCC）HNPCC的臨床特征發(fā)病早 (-45 歲)腫瘤好發(fā)部位：結腸第二十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月26HNPCC與DNA的錯配修復基因突變有關 MSH2, MSH6, PMS1 ，MLH1, MSH3, PMS2. 第二十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月27二、直接修復1. 單鏈斷裂修復 在 DNA 5-P 端和 3-OH端未受損傷的情況下，連接酶能夠直接修復DNA的斷裂口。 第二十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月282. 光分解酶(光復活酶)直接修復二聚體形成嘧啶二聚體光復活酶結合于損傷部位酶被可見光激活修復后釋放酶第二十九張，PPT共四十九

10、頁，創(chuàng)作于2022年6月293. 直接修復烷基化堿基O6-甲基鳥嘌呤甲基轉移酶 O6-甲基鳥嘌呤甲基轉移酶通過將甲基從O6-甲基鳥嘌呤轉移到自身的半胱氨酸殘基上來修復DNA。第三十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月304直接插入嘌呤 DNA鏈上嘌呤的脫落造成無嘌呤位點，能被DNA嘌呤插入酶(insertase)識別結合，催化游離的嘌呤堿基與DNA無嘌呤部位形成糖苷鍵。且催化插入的堿基有高度專一性、與另一條鏈上的堿基嚴格配對，使DNA完全恢復。第三十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月31三、堿基切除修復（base excision repair，BER） 指切除和替換由內源性化

11、學物作用產生的 DNA堿基損傷。 受損堿基移除是由多個酶來完成的。 主要針對DNA單鏈斷裂和小的堿基改變及氧 化性損傷。第三十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月32堿基切除修復第三十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月33 四、核苷酸切除修復（nucleotide excision repair，NER） 體內識別 DNA 損傷最多的修復通路。 不識別任何特殊的堿基損傷，而是識別雙螺旋形狀的改變；修復時切除含有損傷堿基的那一段 DNA。 第三十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月34以大腸桿菌為例UvrA:識別損傷部位UvrB:解旋雙鏈紫外線誘導uvrA、uvrB、u

12、vrC和uvrD四種基因表達第三十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月35UvrC: 5末端內切UvrB: 3末端內切第三十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月36UvrD:解旋酶第三十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月37核苷酸切除修復 (基因組修復人類) 第三十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月38GG-NER 和TC-NER的共同修復通路第三十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月39核苷酸切除修復 (轉錄偶聯修復 -人類) 第四十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月40著色性干皮病(Xeroderma pigmentosis)是一種隱性遺

13、傳性疾病，該病是由于患者對紫外線照射造成的核苷酸損傷切除修復缺陷所致。臨床以光暴露部位色素增加和角化及癌變?yōu)樘卣鳌?1. 幼年發(fā)病，常有家族發(fā)病史。2. 面部等暴露部位出現紅斑、褐色斑點及斑片，伴毛細血管擴張，間有色素脫失斑和萎縮或疤痕,皮膚干燥。數年內發(fā)生基底細胞癌、鱗癌及惡性黑素瘤。3.皮膚和眼對日光敏感。4.病情隨年齡逐漸加重，多數患者于20歲前因惡性腫瘤而死亡。5.組織病理 晚期出現表皮非典型性增生、日光角化及鱗癌和基底細胞癌等惡性腫瘤。第四十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月41著色性干皮病患兒臉部特征第四十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月42五、重組修復大腸桿菌重組修復第四十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月43五、重組修復根據 DNA 末端連接需要的同源性分為: 同源重組修復：需要多種蛋白參與,在 S/G2期起主要作用。 非同源末端連接修復：DNA分子之間不需要廣泛的同源性，在G1/G0期起主要作用。 第四十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月44同源重組修復DNA雙鏈斷裂（人類）第四十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月