損傷突變與修復(fù)

關(guān)于損傷突變與修復(fù)第一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

引起損傷的因素:?自發(fā)性損傷(復(fù)制中的損傷、堿基的自發(fā)性化學(xué)改變、自發(fā)脫堿基、細(xì)胞的代謝產(chǎn)物對(duì)DNA的損傷)?物理因素引起的損傷(電離輻射、紫外線)?化學(xué)因素引起的損傷（烷化劑、堿基類似物）引起損傷的類型：堿基脫落、堿基（或核苷）改變、錯(cuò)誤堿基（堿基的取代）、堿基的插入或缺失、鏈的斷裂、鏈交聯(lián)（鏈內(nèi)、鏈間）、嘧啶二聚體等等第二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日DNA的損傷、修復(fù)和突變

廣義的修復(fù)系統(tǒng)：?DNA聚合酶的校對(duì)功能(復(fù)制的范疇)?尿嘧啶-N-糖苷酶修復(fù)系統(tǒng)（復(fù)制時(shí)U的滲入、C脫氨氧化成U）?錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)?損傷修復(fù)系統(tǒng)(光復(fù)活、重組修復(fù)、SOS修復(fù)等)

★限制修飾系統(tǒng)-----對(duì)付外源DNA的入侵第三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日4.1

復(fù)制過(guò)程中的錯(cuò)配的修復(fù)

DNAmismatch+-----A------------C---DNApol(ξ=10-8)經(jīng)第二次校正ξ=10-11錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)(MRSMismatchRepairSystem)1、錯(cuò)配修復(fù)堿基來(lái)源：校正活性所漏校的堿基使復(fù)制的保真性提高102～103倍第四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)（Mismatchrepairsystem）DNApolymeraseHelicaseSSB外切核酸酶(Ⅰ和Ⅶ)連接酶MCE(mismatchcorrectenzyme)3subunitsmutH,L,SdamgeneDNA腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶)掃描新生鏈中錯(cuò)配堿基識(shí)別新生鏈中非m6A的GATC序列酶切含錯(cuò)配堿基的新生DNA區(qū)段

（1）組成第五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日★DNA合成過(guò)程中的甲基化變化DNA中的GATC(palindromicseq.)為m6A甲基化敏感位點(diǎn)平均每2kb左右有一GATCseq.錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)受甲基化的引導(dǎo)第六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

甲基化程度的差異a、MutH/MutS掃描識(shí)別錯(cuò)配堿基和鄰近的GATC序列切點(diǎn)－－甲基化GATC中

G的5’側(cè)DNAhelicaseII,SSB,exonucleaseI去除包括錯(cuò)配堿基的片段DNApolymeraseIII和

DNAligase填充缺口昂貴的代價(jià)用于保證DNA的準(zhǔn)確性（2）修復(fù)過(guò)程第七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日外切核酸酶Ⅰ切割切點(diǎn)的5’端（錯(cuò)配堿基在切點(diǎn)的5’端）

---------Ⅶ----------3’端（----------------3’端）第八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日3、尿嘧啶-N-糖苷酶系統(tǒng)(ungsystem

)修復(fù)尿嘧啶的來(lái)源：dUTP的滲入胞嘧啶的自發(fā)脫氨氧化第九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日---TAGC------ATCG------TAGC------ACG---U---TAGC---ung-ase

①GCUAU---TAGC------ACG---AP內(nèi)切酶(Apurinase)②---TAGC------ATCG---DNApolLigase

③第十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日4.2DNA損傷的修復(fù)一、嘧啶二聚體的產(chǎn)生

類型：TT二聚體（）、CC二聚體（）、

CT二聚體（）TTCCCT相鄰的胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚體CCCCCCCC第十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日第十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日PR1、光復(fù)活（photoreactivation）----TT--------AA--------TT--------AA--------TT--------AA--------TT--------AA----

復(fù)制前、不容易出錯(cuò)可見(jiàn)光激活

二、二聚體修復(fù)的機(jī)制400nm藍(lán)光、PR酶

(photo-reactivationenzyme)

光敏裂合酶（photolyase）第十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日堿基切除修復(fù)2.切除修復(fù)Exision—Repair

復(fù)制前進(jìn)行不易出錯(cuò)UvrA,B,Cgene

內(nèi)切核酸酶（Endonucleases）外切核酸酶（Exonuclease）

DNApolLigase核苷酸切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)第十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日下頁(yè)上頁(yè)ABABCABCABCAB螺旋酶Pol?

螺旋酶連接酶切補(bǔ)切封第十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日3.重組修復(fù)（Recombinative—Repair）后復(fù)制修復(fù)、E.coli的挽回系統(tǒng)E.coli

存活%U.V計(jì)量w.t.UvrA+RecA+

uvra-reca-該系統(tǒng)存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù)第十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日★Rec-A.gene

以某種方式參與DNA損傷修復(fù)?Rec修復(fù)系統(tǒng)比切除修復(fù)系統(tǒng)更有效

目前知道?Uvr系統(tǒng)負(fù)責(zé)切除二聚體?Rec系統(tǒng)負(fù)責(zé)消除沒(méi)有被切除的二聚體可能造成的后果第十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日●與Rec-A蛋白引起的重組(strandtransfer)有關(guān)●TTdimer未被修復(fù)，僅表現(xiàn)在后代群體中TTdimer

濃度的稀釋●鏈的非準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致突變機(jī)率的增加修復(fù)相關(guān)機(jī)制:第十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

重組修復(fù)

(鏈轉(zhuǎn)移修復(fù))

復(fù)制后修復(fù)容易出錯(cuò)RecA,DNApolymeraeligase二聚體后起始RecA

聚合酶、連接酶重組修復(fù)后的損傷位點(diǎn)可由其它機(jī)制進(jìn)一步修復(fù)第十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日4.易錯(cuò)修復(fù)（SOS修復(fù)SOSrepair）E.coliE.coliE.coliλ8010100mut.100%50%10%

損壞的噬菌體DNA在E.coliA被修復(fù)

E.coli

的SOS修復(fù)能被U.V.誘導(dǎo)(A&B)SOS修復(fù)過(guò)程有非常高的突變頻率(易出錯(cuò))ABCUV復(fù)活或W復(fù)活（JeanWeigh）（1）實(shí)驗(yàn)證據(jù)第二十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（2）SOS修復(fù)機(jī)制SOS修復(fù)－－無(wú)模板指導(dǎo)的DNA復(fù)制

大劑量的紫外線照射，大量的二聚體產(chǎn)生SOS系統(tǒng)誘導(dǎo)，錯(cuò)誤潛伏的復(fù)制超越二聚體而進(jìn)行錯(cuò)誤堿基第二十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

SOS修復(fù)只是SOS反應(yīng)的一部分RecA在SOS反應(yīng)反應(yīng)中起核心作用RecA與LexA組成調(diào)控環(huán)路DNA損傷

SOSRecA受LexA的部分抑制第二十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日RecA-P;三種功能a、DNA重組活性b、與S.S.DNA結(jié)合活性c、少數(shù)蛋白的proteinase活性當(dāng)DNA正常復(fù)制時(shí)（無(wú)復(fù)制受阻，無(wú)DNA損傷，無(wú)TTdimer）RecA-p不表現(xiàn)proteinase活性第二十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)DNA復(fù)制受阻/DNAdamaged細(xì)胞內(nèi)原少量表達(dá)的RecA-p與S.S,DNA結(jié)合激活RecA-p的proteinase活性修復(fù)損傷LexA-p降解RecA-p高效表達(dá)SOSopen第二十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)DNA復(fù)制度過(guò)難關(guān)后SOSrepair是一種錯(cuò)誤傾向性極強(qiáng)的修復(fù)機(jī)制是進(jìn)化中形成的“竭盡全力，治病救人”的措施（正常狀態(tài)下，SOS是關(guān)閉的）RecA-p很快消失LexAgeneonSOSoff第二十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日1、限制－修飾現(xiàn)象(restrictionandmodificaion)50年代初Luria（T偶數(shù)噬菌體）Bertani（λ）

Weigle（P2噬菌體）4.3

限制和修飾第二十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)論：?菌體限制修飾系統(tǒng)中的限制性內(nèi)切酶能將外來(lái)DNA切斷?菌體本身的DNA可受甲基化酶的保護(hù)

兩者稱為限制-修飾作用

*E.coliK菌株和B菌株各有自己的限制修飾系統(tǒng)*E.coliC菌株沒(méi)有細(xì)菌借助于限制-修飾系統(tǒng)來(lái)區(qū)別自己DNA和外源DNA第二十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

自己DNA:限制模式相同的DNA

同株系的不同個(gè)體DNA、寄生于其中的質(zhì)粒和噬菌體居民DNA(residentDNA)：同一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的不同類型的DNA，包括細(xì)胞DNA，質(zhì)粒DNA，噬菌體DNA等第二十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、限制－修飾系統(tǒng)

根據(jù)其特征分為兩大組(三大類)第二十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

●

染色體突變（Chromosomemutation

）chromosomenumber

chromosomestructure

●核苷酸突變（dNtpointmutation）

突變(mutation)：可以通過(guò)復(fù)制而遺傳的DNA結(jié)構(gòu)的任何永久性改變遺傳狀態(tài)4.4

突變類型第三十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

突變體(mutant)：攜帶突變的生物個(gè)體或群體或株系

突變基因(mutantgene):存在突變位點(diǎn)的基因野生型基因（wildtypegene）：表示方法表現(xiàn)型Arg+Arg-

基因型arg+arg-

野生型正性狀第三十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日1、從突變作用來(lái)源上定義自發(fā)突變－－自然界的突變劑或偶然復(fù)制錯(cuò)誤誘變－－人為使用突變劑★

堿基異構(gòu)式引起DNA復(fù)制過(guò)程的錯(cuò)誤-----自發(fā)突變

堿基異構(gòu)式

A(amino氨基)A(imino亞氨基)

C(a)C(i)

G(keto酮式)G(enol烯醇式)

G(k)

G(e,i)

T(keto)

T(enol-2’)orT(enol-4’)

第三十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日堿基異構(gòu)式引起DNA復(fù)制的錯(cuò)配

G(k)C(a)

正確配對(duì)A(a)

T(k)

錯(cuò)誤配對(duì)G(k)

T(e)

A(a)

C(i)

A(i,anti)A(a,syn)A(i,anti)G(k,syn)

G(e,i,anti)G(k,syn)G(e,i,anti)A(a,syn)

A(i)

C(a)

G(e)

T(k)

第三十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日A(a)

T(k)

A(a,anti)

T(k,anti)

C(i)

C(a,anti)

A(a)

A(i,anti)

堿基異構(gòu)式引起DNA的錯(cuò)配突變

C(i)

C(a)G(k,syn)

G(k,syn)

G(k,anti)G(k)第三十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、從序列改變多少上定義單點(diǎn)突變(pointmutation)(點(diǎn)突變)

多點(diǎn)突變(multiplemutation)點(diǎn)突變－－－堿基替代、堿基插入、堿基缺失●堿基替代（conversion）轉(zhuǎn)換(transition)PyPy

PuPu

顛換(transvertion)

PyPu

第三十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日●核苷酸缺失或插入（dNtdeletionorinsertion

）=3xdNt

±nxAminoacid

=3xdNt

移框（Framshift

）

移框突變（frameshiftmutation）:一個(gè)或兩個(gè)堿基的插入或缺失，或扁平堿性染料分子插入，又叫移碼突變3、從對(duì)閱讀框的影響上定義第三十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日Examplesofdeletionmutations

第三十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日4、從對(duì)遺傳信息的改變上定義（點(diǎn)突變）同義突變：沒(méi)有改變產(chǎn)物氨基酸序列的密碼子錯(cuò)義突變：堿基序列的改變引起了氨基酸序列的改變（中性突變、滲漏突變）無(wú)義突變：堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子變?yōu)榈鞍缀铣傻慕K止密碼子●堿基替代對(duì)遺傳信息的改變

---同義突變

GAA→GAGGlu第三十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日---錯(cuò)義突變

GAA→AAALys---無(wú)義突變

GAA→TAA(stop)

無(wú)義突變類型UAA（Oc）赭石型（Ocher）UAG（Am）琥珀型（amber）UGA（Opal）乳石型（Opal）第三十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日5、從突變的表達(dá)類型上定義---非條件型突變:

---條件型突變:

突變的表現(xiàn)=突變基因型+誘導(dǎo)條件

（光，溫敏感不育）

6、從突變效應(yīng)上定義正向突變回復(fù)突變:使突變體所失去的野生型性狀得到恢復(fù)的第二次突變真正的原位回復(fù)突變很少大部分為第二點(diǎn)的回復(fù)突變－－－－抑制突變第四十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日7、突變位點(diǎn)存在于負(fù)責(zé)基因調(diào)控的序列中

*

在啟動(dòng)子區(qū)域時(shí):

啟動(dòng)子上升突變:增強(qiáng)啟動(dòng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的發(fā)動(dòng)作用的突變啟動(dòng)子下降突變:*在操作子上或調(diào)節(jié)基因上組成型突變:產(chǎn)生組成型表達(dá)方式的操作子突變或調(diào)節(jié)基因的突變突變的操作子不能被阻遏蛋白所識(shí)別調(diào)節(jié)基因突變不能產(chǎn)生有活性的阻遏蛋白

兩者之一都使結(jié)構(gòu)基因失去了負(fù)向控制

第四十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日1、抑制突變發(fā)生的部位基因內(nèi)抑制突變：抑制突變發(fā)生在正向突變的基因中基因間抑制突變：抑制突變發(fā)生在正向突變基因外的其它基因中wildtypemutant(表現(xiàn)型)正向突變(lowF.)回復(fù)突變(verylowF.正向的1／10)4.5回復(fù)突變(抑制突變)第四十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日間接抑制突變:不恢復(fù)正向突變基因蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能,而是通過(guò)改變其它蛋白質(zhì)的性質(zhì)或表達(dá)水平而補(bǔ)償原來(lái)突變?cè)斐傻娜毕?從而恢復(fù)野生型2、野生表型恢復(fù)作用的性質(zhì)直接抑制突變:通過(guò)恢復(fù)或部分恢復(fù)原來(lái)突變基因產(chǎn)物蛋白質(zhì)的功能而恢復(fù)野生表型第四十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

3、回復(fù)突變的分子機(jī)制a)AGC(Ser)ACC(Thr)AGC(Ser)b)AGC(Ser)AGG(Arg)AGT(Ser)c)AGC(Ser)AGG(Arg)GGG(Gly)ifSer≈Gly第四十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

（1）基因內(nèi)抑制突變(Intragenicsuppression)第二位點(diǎn)引起的基因內(nèi)校正密碼子間兩次錯(cuò)義突變的互補(bǔ)4、抑制突變的分子機(jī)制錯(cuò)義突變移框突變錯(cuò)義突變?cè)斐梢吧捅硇偷膯适В糠衷蛟谟谟绊懙降鞍踪|(zhì)的空間結(jié)構(gòu)(正負(fù)電荷、疏水作用)第四十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日a、靜電作用第四十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日b、疏水作用第四十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日---UGG174----------GGA210---(w.t.)(K)(G)回復(fù)突變(C)

（G）----UGG174-----------GGA210--------UGG174----------GGA210--------UGC174-----------GAA210----活性結(jié)構(gòu)無(wú)活性結(jié)構(gòu)CA無(wú)活性結(jié)構(gòu)

(K)(E)第四十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

移框突變的抑制突變(基因內(nèi)第二點(diǎn)的插入或缺失)第四十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（2）基因間的抑制突變無(wú)義突變---無(wú)義抑制突變錯(cuò)義突變---錯(cuò)義抑制突變移框突變---移框抑制突變

發(fā)生在

tRNA基因或與tRNA功能相關(guān)的基因上第五十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日a、基因間的無(wú)義抑制突變（Nonsensesuppressor）野生型UAG、UGA、UAA－－－三種無(wú)義抑制50％赭石型無(wú)義抑制tRNA產(chǎn)生的幾率很低，且抑制效率很低第五十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日AGAUCUArgGlyGGACCUUCUGlyCCUGlyb、基因間的錯(cuò)義抑制突變(Missensesuppressor)Gly第五十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日c、基因間移框抑制突變總結(jié)：基因內(nèi)和基因間的錯(cuò)義（無(wú)義）、移框抑制突變均由相應(yīng)的錯(cuò)義（無(wú)義）、移框突變抑制第五十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日本節(jié)小結(jié)基因內(nèi)的抑制突變基因間的抑制突變直接抑制突變間接抑制突變分子機(jī)制基因內(nèi)的抑制突變基因間的抑制突變錯(cuò)義無(wú)義移碼錯(cuò)義移碼第五十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日1、堿基類似物（Baseanalog）2-氨基嘌呤2-Aminopurine5-溴尿嘧啶5-BromineUracilOOBrNH24.6突變劑和突變生成第五十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日5-BrU:G:A

烯醇式enolBrOHHOBr

酮式KetoHOAGCTTCCTATCGAAGGATAGCTBCCTATCGAAGGAT酮式5-BrU的滲入AGCTBCCTATCGAAGGATAGCTCCCTATCGAGGGAT第二輪復(fù)制A·TG·C

轉(zhuǎn)變AGCTBCCTATCGAGGGATAGCTTCCTATCGAAGGAT第一輪復(fù)制酮式到稀醇式的轉(zhuǎn)變烯醇式滲入為

G·CA·T

轉(zhuǎn)變第五十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

2、堿基的化學(xué)修飾導(dǎo)致突變又稱化學(xué)突變劑：亞硝酸（nitrousacidHNO2）羥氨（hydroxylamineHA）甲磺酸乙酯（ethylmathanesulfonateEMS）

N-甲基-N’-硝基-N-亞硝基胍（N-mathyl-N’-nitro-N-nitrosoguanidionNNG）產(chǎn)生－－－錯(cuò)義突變第五十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日NH2OH(Hydroxylamine

HA羥胺)C(i)A(a)HNHHOC(a)HAHN