DNA損傷、突變和修復(fù)

生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室夏俊DNA損傷

〔突變〕與修復(fù)P681基因突變〔genemutation〕:在生物進(jìn)化過程中，由于生物體內(nèi)外環(huán)境多種因素的影響，使遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起遺傳信息的改變，均可稱為突變。從分子水平來看，突變主要表現(xiàn)為DNA分子上堿基的改變。P682各種體內(nèi)外因素所導(dǎo)致的DNA組成與結(jié)構(gòu)的變化稱為DNA損傷〔DNAdamage〕(1)DNA的結(jié)構(gòu)發(fā)生永久性改變，即突變(2)導(dǎo)致DNA失去作為復(fù)制和/或轉(zhuǎn)錄的模板的功能，使細(xì)胞的功能出現(xiàn)障礙，重那么死亡。DNA損傷的后果:3生物多樣性依賴于：DNA突變DNA修復(fù)平衡受損細(xì)胞的轉(zhuǎn)歸，很大程度上取決于DNA的修復(fù)效果：〔1〕正確有效的修復(fù)〔2〕損傷嚴(yán)重，不能被有效修復(fù)〔3〕不完全修復(fù)4突變的意義〔一〕突變是進(jìn)化、分化的分子根底。〔二〕只有基因型改變的突變形成DNA的多態(tài)性這種突變沒有可覺察的表型改變，如兼并密碼子第三位堿基的改變、蛋白質(zhì)非功能區(qū)段上編碼序列的改變等。多態(tài)性用于描述個(gè)體之間的基因型差異現(xiàn)象?！踩持滤佬缘耐蛔兛蓪?dǎo)致個(gè)體、細(xì)胞的死亡〔利用此特性消滅有害病原體〕?！菜摹惩蛔兪悄承┘膊〉陌l(fā)病根底。P695第一節(jié)

多種因素可引起DNA損傷并具有各自的機(jī)制6一、引起DNA損傷的因素*紫外線照射*電離輻射自發(fā)突變：

頻率：10-9*5-溴尿嘧啶(5-BU)*羥胺*亞硝酸鹽*氮芥類物理生物化學(xué)誘變因素病毒等P707〔一〕DNA的自發(fā)性損傷P701、DNA的復(fù)制錯(cuò)誤2、DNA的修復(fù)合成修復(fù)系統(tǒng)將DNA損傷部位的一段DNA切除，再以互補(bǔ)鏈為模板重新合成DNA，又稱DNA非程序合成。3、堿基的自發(fā)突變脫氨基:A、G、C環(huán)外氨基丟失堿基丟失:無堿基位點(diǎn)(AP部位)4、正常代謝產(chǎn)物對DNA的損傷氧自由基造成DNA鏈斷裂8嘌呤堿(purinebases)CNCCCNNNCHHH123456789HCNCHCCCNNHCHNH26O鳥嘌呤(2-氨基，6-氧嘌呤)腺嘌呤Adenine（6-氨基嘌呤）2CNCCCCNNHCHH2N6GuanineH9O嘧啶堿〔pyrimidinebases〕HCNHCCHCHN123456OONCHNCHCCHH尿嘧啶〔U〕OCHNCCCHNHCH3胸腺嘧啶〔T〕NH2OCCNCHCHNH胞嘧啶〔C〕〔2-氧,4-氨基嘧啶〕〔2,4-二氧嘧啶〕〔5-甲基尿嘧啶〕10CNCHCCCNNHCH6HO次黃嘌呤CNCCCCNNHCH6HOHO黃嘌呤脫氨基Guanine2CNCCCCNNHCHH2N6HOCNCHCCCNNHCHNH26Adenine11OONCHNCHCCHH尿嘧啶（U）NH2OCCNCHCHNH胞嘧啶（C）脫氨基12〔二〕環(huán)境造成的DNA損傷P701、紫外線引起的DNA損傷

UVTGAACCACTTGG胸腺嘧啶二聚體DNA之間交聯(lián)DNA與蛋白質(zhì)交聯(lián)DNA鏈斷裂132、電離輻射引起DNA損傷（1）導(dǎo)致堿基變化主要由·OH自由基引起，包括DNA鏈上堿基氧化修飾、過氧化物形成、堿基環(huán)的破壞和脫落等。（2）導(dǎo)致脫氧核糖變化脫氧核糖上每個(gè)碳原子和羥基上氫都能與·OH反應(yīng),導(dǎo)致脫氧核糖分解，最終引起DNA鏈斷裂（3）導(dǎo)致DNA鏈斷裂可使脫氧核糖破壞或磷酸二酯鍵斷開而導(dǎo)致DNA鏈斷裂。有單鏈斷裂、雙鏈斷裂等不同形式。（4）引起DNA鏈交聯(lián)DNA-DNA交聯(lián)、DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)。是細(xì)胞受電離輻射后在顯微鏡下看到的染色體畸變的分子基礎(chǔ)143、烷化劑引起DNA損傷（1）導(dǎo)致堿基烷基化G的N7和A的N3最容易烷基化，G的N7被烷基化后改與T配對，G-C→A-T（2）導(dǎo)致堿基脫落G烷基化后的糖苷鍵不穩(wěn)定，易脫落形成DNA上無堿基位點(diǎn)，復(fù)制時(shí)可插入任何核苷酸，使序列改變。（3）導(dǎo)致DNA鏈斷裂磷酸二酯鍵上的O易烷基化，形成不穩(wěn)定的磷酸三酯鍵，糖與磷酸間發(fā)生水解，DNA鏈斷裂。（4）引起DNA鏈交聯(lián)單功能基烷化劑：甲基甲烷碘酸雙功能基烷化劑：DNA鏈內(nèi)、鏈間、以及與蛋白質(zhì)的交聯(lián)氮芥、硫芥；環(huán)磷酰胺；二乙基亞硝酸15R|+R|+-烷基化鳥嘌呤m7G鳥嘌呤G鳥嘌呤*G*〔1〕電荷平衡N1脫氫123456789烷基化例：當(dāng)“G”的N7-位烷基化→N+7-R，會(huì)出現(xiàn)兩種情況：〔1〕電荷平衡，N1脫氫；16G*

少了一個(gè)氫鍵條件，

G*不能與C配對，改為與T配對。導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)換型突變。……G*…………T……5′……G……3′……C……G烷基化N1脫氫17〔2〕G烷基化后，糖苷鍵斷裂出現(xiàn)脫嘌呤現(xiàn)象。插入堿基修復(fù)時(shí)，有1/4的可能性恢復(fù)正常，有3/4的可能性變異。1.G

G正常2.

G

A3.G

T4.

G

C——變異了R18損傷交連這種“X”型的交連，導(dǎo)致染色體畸變，細(xì)胞容易死亡。兩條雙鏈DNA194、堿基類似物、修飾劑引起堿基對的改變〔1〕堿基類似物用作促突變劑或抗癌藥物5-氟尿嘧啶〔5-FU〕、5-溴尿嘧啶〔5-BU〕、2-氨基腺嘌呤〔2-AP〕?！?〕某些化學(xué)物質(zhì)能專一修飾DNA鏈上堿基亞硝酸鹽：使C脫氨變成U，經(jīng)復(fù)制使G-C→A-TA脫氨基變成I，I與C配對，結(jié)果A-T→G-C黃曲霉素B：專一攻擊DNA上堿基，導(dǎo)致序列變化這些均為誘發(fā)突變的化學(xué)誘變劑或致癌劑20黃曲霉素是致肝癌的重要危險(xiǎn)因子——黃曲霉素B1經(jīng)CYP作用生成的黃曲霉素2,3-環(huán)氧化物可與DNA分子中鳥嘌呤結(jié)合，引起DNA突變。

黃曲霉素B12,3-環(huán)氧黃曲霉素DNA-鳥嘌呤環(huán)曲霉素與DNA的結(jié)合產(chǎn)物谷胱甘肽結(jié)合產(chǎn)物21二、DNA損傷的類型單點(diǎn)突變、多點(diǎn)突變轉(zhuǎn)換、顛換鏈內(nèi)共價(jià)交聯(lián)鏈間共價(jià)交聯(lián)電離輻射、某些化學(xué)試劑使鏈內(nèi)磷酸二酯鍵斷裂DNA重組DNA損傷堿基突變DNA鏈斷裂DNA鏈交聯(lián)插入或缺失單個(gè)堿基、多個(gè)堿基、一段序列的插入或缺失DNA分子內(nèi)發(fā)生較大片段的交換。P6922

一個(gè)堿基的變異。有轉(zhuǎn)換同型堿基和顛換異型堿基。

轉(zhuǎn)換:一種嘌呤換成另一種嘌呤或一種嘧啶換成另一種嘧啶。顛換:嘌呤換成嘧啶或嘧啶換成嘌呤。點(diǎn)突變點(diǎn)突變pointmutation〔錯(cuò)配mismatch〕P6923GTG鐮刀形紅細(xì)胞性貧血HbS基因CAC

正常成人HbA

基因GAGCTC

HbA肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·

glu

·glu·············-C（146）

HbS肽鏈N-val·

his·leu·thr·pro·

val·glu·············-C（146）

鐮刀形紅細(xì)胞性貧血患者HbS與正常成人HbA比較24HbS的紅細(xì)胞正常人紅細(xì)胞HbS與HbA紅細(xì)胞形態(tài)25插入：一個(gè)堿基或一段核苷酸插入到DNA大分子中缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸從DNA上消失框移突變：由于缺失和插入，使三聯(lián)體密碼的閱讀方式改變。但3個(gè)或3n個(gè)核苷酸插入或缺失

不一定引起框移突變(frame-shiftmutation)。5′….UCACGACAUAUG….3′絲精組蛋5′….UCAGACAUAUG….3′絲天冬異亮缺失mRNA插入(insertion)、缺失(deletion)和框移突變P6926由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型DNA分子內(nèi)發(fā)生較大片段的交換，也稱為重組。重排〔rearrangement〕P6927由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型28第二節(jié)

DNA損傷修復(fù)機(jī)制是遺傳保守性的重要保障29DNA修復(fù)〔DNArepair〕是指糾正DNA兩條單鏈間錯(cuò)配的堿基、去除DNA鏈上受損的堿基或糖基、恢復(fù)DNA的正常結(jié)構(gòu)的過程。DNA修復(fù)是機(jī)體維持DNA結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性，保證生命延續(xù)和物種穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。30正常修復(fù)功能修復(fù)功能缺陷31DNA修復(fù)的特定通路DNA斷裂重組（HR）和非重組修復(fù)（NHEJ）氧化損傷單堿基剪切修復(fù)DNA加成物多堿基剪切修復(fù)鉸鏈物NER,HR&NHEJ的綜合修復(fù)32人類DNA修復(fù)通路

修復(fù)類型基因種類 損傷種類

單堿基剪切修復(fù) DNAligase(LIG3), 單堿基損傷 DNAglycosylase(MBD4,MPG, MYH,NTH1,OGG1,SMUG1, TDG,UNG),APE1,APE2,XRCC1, ADPRT,ADPRTL2,ADPRTL3...多堿基剪切修復(fù) XPA,XPC,XPE,XPF/ERCC4, 多堿基損傷 XPG/ERCC5,ERCC1,LIG1, 〔紫外線、吸煙〕 CSB/ERCC6,CSA/CKN1,XAB2, TFIIH(XPB/ERCC3XPD/ERCC2, GTF2H1,GTF2H2\1,GTF2H3, GTF2H4,CDK7,CCNH,MNAT), DDB1,DDB2,MMS19,CENN2,AD23A, RAD23B,RPA1,RPA2,RPA3... 堿基錯(cuò)配修復(fù)

MSH2,MHS3,MSH6,MSH4, 堿基錯(cuò)配

MSH5,MLH1,MLH3,PMS1, PMS2,PMS2L3,PMS2L4...Woodetal,Science,2001重組修復(fù)

RAD50,

RAD51,RAD51B,RAD51C, DNA雙鏈斷裂

RAD51D,RAD54L,RAD54B, V(D)J重組

RAD52,DMC1,MRE11A,NBS1,

ERCC1,XPF/ERCC4,XRCC2

XRCC3,XRCC4,XRCC5,XRCC6

XRCC7,XRCC8,BRCA1,BRCA2...33DNA損傷修復(fù)：對已發(fā)生分子改變的DNA進(jìn)行補(bǔ)償措施，使其回復(fù)為原有的天然狀態(tài)。DNA損傷修復(fù)的主要機(jī)制〔一〕光修復(fù)〔二〕切除修復(fù)〔三〕重組修復(fù)〔四〕SOS修復(fù)34一、某些DNA損傷可以直接修復(fù)1、二聚體可被光復(fù)活酶直接修復(fù)〔光修復(fù)〕

UV紫外線照射可引起核酸鏈上相鄰的兩個(gè)胸腺嘧啶形成二聚體TT。光修復(fù)過程是通過光復(fù)活酶催化而完成的，需300~600nm波長照射激活。嘧啶二聚體的形成與解聚光修復(fù)酶P71352、DNA斷裂口可以直接修復(fù)在5′-P端和3′-OH端未受損傷情況下，連接酶能直接修復(fù)因電離輻射等因素造成的DNA斷裂口。3、烷基化堿基可以直接修復(fù)大腸桿菌中有一種Ada酶，能將烷基不可逆地轉(zhuǎn)移到自身，從而修復(fù)甲基化堿基和甲基化的磷酸二酯鍵，同時(shí)其自身失活

。36二、切除修復(fù)(excisionrepair)是常見的修復(fù)方式定義在有關(guān)酶和蛋白質(zhì)的作用下，去除DNA鏈的損傷局部，用執(zhí)行修復(fù)功能的DNA聚合酶催化dNTP聚合而填補(bǔ)缺口，最后用連接酶將修復(fù)過的鏈與無損傷的鏈兩端連接起來。是細(xì)胞內(nèi)最重要和有效的修復(fù)機(jī)制，主要由DNA-polⅠ和連接酶完成。過程①識(shí)別、②切除、③合成、④連接P71371、單個(gè)核苷酸的切除修復(fù)特定的DNA糖苷酶識(shí)別并切除受損堿基AP核酸內(nèi)切酶識(shí)別裸露脫氧核糖上的AP位點(diǎn)〔apurinicandapyrimidinicsites,無嘌呤和無嘧啶位點(diǎn)〕,在該位點(diǎn)5′端切開，核酸外切酶從5′→3′方向切除脫氧核糖殘基。由DNA聚合酶和連接酶修復(fù)缺口382、核苷酸片段切除修復(fù)原核生物參與切除修復(fù)的酶及蛋白質(zhì)

UvrA、UvrB(識(shí)別和結(jié)合DNA損傷部位)UvrC(去除損傷鏈)polⅠ(填補(bǔ)空隙)DNA連接酶(連接缺口)真核生物除去損傷鏈：XP蛋白395’5’3’3’

①UvrA、UvrB辨認(rèn)及結(jié)合DNA損傷部位UvrBUvrAUvrC置換UvrA

②UvrC5

5

3

3

UvrC切除損傷部位③POH切除修復(fù)過程〔E.coli〕

DNA-polⅠ填補(bǔ)空隙dNTP④5

5

3

3

POHOHDNAligase連接缺口ATP⑤ADP40三、重組修復(fù)(recombinationrepairing)當(dāng)DNA分子的損傷面較大時(shí)，來不及修復(fù)完善就進(jìn)行復(fù)制，損傷部位因無模板指引，復(fù)制的新子鏈會(huì)出現(xiàn)缺口。重組蛋白R(shí)ecA將另一股健康的母鏈與缺口局部進(jìn)行交換，以填補(bǔ)缺口。健康的母鏈產(chǎn)生的缺口由polI和連接酶復(fù)原。原有的損傷仍存在，但隨著屢次復(fù)制，損傷的比例越占越少。P7141切下正常母鏈的DNA片段并插入因損傷而未被復(fù)制的子鏈缺口上；正常母鏈帶缺口RecA重組后，一個(gè)子代DNA雙鏈中，母鏈仍有缺陷，但子鏈正常；而另一個(gè)正常子鏈復(fù)制復(fù)原polIDNA損傷部位重組修復(fù)42四、SOS修復(fù)SOS是國際海難信號(hào)，在此用以表示應(yīng)急性的復(fù)制方式。除了需要復(fù)制、修復(fù)的酶系統(tǒng)外，還需重組蛋白R(shí)ecA及調(diào)控蛋白LexA〔抑制與SOS修復(fù)有關(guān)的基因表達(dá)〕。機(jī)制：DNA嚴(yán)重受損時(shí)，RecA作為蛋白水解酶使LexA蛋白水解，從而解除與SOS修復(fù)有關(guān)的基因的抑制，修復(fù)酶系大量表達(dá)。P7143SOS修復(fù)系統(tǒng)對堿基的識(shí)別、選擇能力差，是以犧牲復(fù)制的準(zhǔn)確性而換取細(xì)胞的生存，使DNA保存的錯(cuò)誤會(huì)較多，從而引起廣泛、長期的突變。這是SOS修復(fù)的主要特點(diǎn)。人類細(xì)胞中尚未發(fā)現(xiàn)這種修復(fù)系統(tǒng)。P7144SOS修復(fù)機(jī)制SOS修復(fù)－－無模板指導(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45RecA-P三種功能（1）DNA重組活性（2）與S.S.DNA結(jié)合活性（3）少數(shù)蛋白的proteinase活性當(dāng)DNA正常復(fù)制時(shí)（無復(fù)制受阻，無DNA損傷，無TTdimer）RecA-p不表現(xiàn)proteinase活性46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)SOSopen47SOS修復(fù)只是SOS反響的一局部RecA在SOS反響中起核心作用RecA與LexA組成調(diào)控環(huán)路DNA損傷SOSRecA受LexA的局部抑制48當(dāng)DNA復(fù)制度過難關(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LexAgeneonSOSoff49五、細(xì)胞周期檢查點(diǎn)控制是真核生物

誘導(dǎo)修復(fù)的主要機(jī)制真核細(xì)胞有復(fù)雜的控制體系，DNA受損時(shí)，往往無法依靠單純的修復(fù)機(jī)制進(jìn)行修復(fù)，需要通過細(xì)胞周期檢查點(diǎn)控制(checkpointcontrol,又稱關(guān)卡控制〕來對DNA損傷作出應(yīng)答。細(xì)胞周期檢查點(diǎn)控制機(jī)制最早在酵母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)50當(dāng)DNA損傷發(fā)生在復(fù)制期〔S〕和有絲分裂期〔M〕這兩個(gè)細(xì)胞周期的重要時(shí)相時(shí)，細(xì)胞除了誘導(dǎo)修復(fù)基因的轉(zhuǎn)錄外，還可暫時(shí)阻斷細(xì)胞周期，防止損傷DNA繼續(xù)復(fù)制，如無法復(fù)制，那么可以誘導(dǎo)細(xì)胞進(jìn)入凋亡。真核生物通過細(xì)胞周期檢查點(diǎn)控制機(jī)制來準(zhǔn)確控制應(yīng)答時(shí)序，協(xié)調(diào)應(yīng)答過程，從而誘導(dǎo)修復(fù)基因的轉(zhuǎn)錄，或暫時(shí)阻斷細(xì)胞周期，或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。51〔一〕酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期檢查點(diǎn)控制機(jī)制野生型釀酒酵母放射線細(xì)胞周期暫時(shí)阻斷于G2期

rad9突變的釀酒酵母放射線死亡損傷發(fā)生在G1、G2期，細(xì)胞周期檢查點(diǎn)控制的四種相關(guān)基因是：rad9、rad17、rad24、mec3。它們接受DNA損傷信號(hào)，下傳給mec1和rad53。

mec1和rad53蛋白激酶基因，是信號(hào)傳導(dǎo)中的兩個(gè)關(guān)鍵基因。RAD53位于MEC1下游，可能直接阻斷細(xì)胞周期于G1、S。52DNA損傷發(fā)生在S期時(shí)，細(xì)胞周期檢查點(diǎn)控制的相關(guān)基因是另外三種：pol2、rfc5、dpb11。pol2編碼DNA聚合酶ε，RFC5就是復(fù)制因子C，DPB11的作用尚不明確，但它是阻斷復(fù)制必需的因子。53在DNA損傷應(yīng)答過程中，rad53表達(dá)產(chǎn)物被磷酸化激活的過程有賴于POL2、RAD9和MEC1。假設(shè)損傷發(fā)生在S期，主要依靠POL2方式應(yīng)答。假設(shè)損傷發(fā)生在G1、G2期，那么主要依靠RAD9、RAD17、RAD24和MEC3方式應(yīng)答。細(xì)胞通過上述機(jī)制對DNA損傷產(chǎn)生選擇性反響和阻斷DNA復(fù)制。54DNAdamageinG1andG2phageDNAdamageinSphageRAD9RAD17RAD24MEC3POL2RFC5DPB11MEC1,TEL1RAD53G1SG2M55〔二〕哺乳類動(dòng)物的細(xì)胞周期檢查點(diǎn)控制機(jī)制哺乳動(dòng)物的相關(guān)控制基因是：p53、p21和atm〔突變共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥基因〕。p53是一種抑癌基因，可調(diào)節(jié)其他損傷應(yīng)答相關(guān)基因的表達(dá)，在DNA損傷應(yīng)答中起關(guān)鍵作用。紫外線照射后，野生型細(xì)胞〔p53+/+〕的細(xì)胞周期阻斷在G1期，而缺失p53的細(xì)胞〔p53-/-〕無此現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，p53的應(yīng)答作用是通過其下游效應(yīng)基因?qū)崿F(xiàn)的。56DNAdamagep53P21BaxGadd45CDK/cyclinblockingcellcycleG1cellapoptosisGadd45-PCNAexcisionrepairing57P21通過與CDK/cyclin結(jié)合抑制CDK2和CDK4的活性，后兩者是細(xì)胞周期從G1轉(zhuǎn)入S期所必需的周期蛋白依賴性蛋白激酶，從而P53通過調(diào)節(jié)P21/CDk/Cdk可誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯于G1期。P53還可以通過調(diào)節(jié)Bax的表達(dá)來誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，Bax為細(xì)胞凋亡基因。p53能夠調(diào)控gadd45基因表達(dá)，Gadd45不僅具有促核苷酸切除修復(fù)作用，還可以通過與細(xì)胞核增殖抗原〔PCNA〕的相互作用阻斷細(xì)胞復(fù)制，阻斷細(xì)胞周期。PCNA參與DNA復(fù)制和DNA損傷的切除修復(fù)，它既是DNA聚合酶δ和ε的輔助因子，又是DNA復(fù)制復(fù)合物的成員。眾多相關(guān)基因協(xié)同表達(dá)，可調(diào)節(jié)DNA復(fù)制、阻斷細(xì)胞周期或引起細(xì)胞凋亡。58第三節(jié)

生物標(biāo)記物可作為DNA損傷和修復(fù)的參考標(biāo)志P7259一、甲基化損傷修復(fù)相關(guān)基因的突變可

作為甲基化損傷的基因型標(biāo)記物烷化劑使G甲基化變成O6-甲基鳥嘌呤，可以與T配對，造成堿基錯(cuò)配。重要的修復(fù)酶：O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶〔MGMT〕MGMT基因高度保守，其調(diào)節(jié)序列的突變是導(dǎo)致MGMT表達(dá)水平改變的重要原因，并因此導(dǎo)致對烷基化損傷修復(fù)的個(gè)體差異。MGMT突變可作為甲基化損傷的基因型標(biāo)記物。60二、切除修復(fù)相關(guān)的酶和基因可

作為切除修復(fù)的生物標(biāo)記物堿基切除修復(fù)：尿嘧啶糖基化酶為主要始動(dòng)因素核苷酸切除修復(fù)：著色性干皮病A蛋白始動(dòng)切除修復(fù)基因：

①大腸桿菌Uvr基因家族：rad1、rad2、rad3、rad4、rad7

rad10、rad14、rad16、rad23、rad24、rad25、mmsl9②人ecrr基因：ecrr1-6等6個(gè)基因切除修復(fù)基因：xpa-h等8個(gè)基因

③放射線敏感基因：atm、bcra2、p53等

均可作為切除修復(fù)的生物標(biāo)記物61三、錯(cuò)配修復(fù)相關(guān)基因可作為檢測

錯(cuò)配修復(fù)功能的生物標(biāo)記物hmsh2、hmsh3、gtbp(msh6)、hmlh1、hpms1、hpms2、Mutsa錯(cuò)配修復(fù)基因細(xì)菌人類Muthls系統(tǒng)錯(cuò)配修復(fù)基因突變自身序列的改變微衛(wèi)星序列的不穩(wěn)定性（microsatelliteinstability,MI）62遺傳性非息肉型結(jié)腸癌〔HNPCC,多發(fā)性家族性結(jié)腸癌〕HNPCC中，錯(cuò)配修復(fù)缺陷是癌變的第一步。對其家族的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)MLH1、MSH2的MI〔微衛(wèi)星序列的不穩(wěn)定性〕在腫瘤及癌前病變的病人中明顯升高，說明MI對HNPCC的發(fā)生有預(yù)測作用，可作為檢測錯(cuò)配修復(fù)功能的基因標(biāo)記物。P7263四、DNA聚合酶β突變可作為堿基切除

修復(fù)功能缺陷的標(biāo)記物

DNA聚合酶β不參與染色體DNA復(fù)制，但參與輻射損傷和化學(xué)損傷的修復(fù)，并對細(xì)胞生長具有調(diào)節(jié)作用，該酶的突變導(dǎo)致堿基切除修復(fù)功能的缺陷。64五、Ku蛋白和Rad52蛋白缺陷可作為

重組修復(fù)缺陷的標(biāo)記物重組修復(fù)是大片段DNA損傷后的重要修復(fù)方式，雖然準(zhǔn)確性較差，但可以防止損傷導(dǎo)致的細(xì)胞立即死亡。Ku蛋白是雙鏈斷裂平端修復(fù)的必需蛋白，Rad52蛋白是雙鏈斷裂同源重組修復(fù)的重要參與者。已發(fā)現(xiàn)同源重組修復(fù)缺陷的胃細(xì)胞癌變的可能性增加。核內(nèi)核酸外切酶也參與重組修復(fù)。65第四節(jié)

DNA損傷、修復(fù)

與人類疾病P7266一、核苷酸切除修復(fù)與著色性干皮病P72著色性干皮病〔xerodermapigmentosum，XP〕無法修復(fù)紫外線造成的損傷核苷酸切除修復(fù)相關(guān)基因：

XPA、B、C、D、E、F、G

其中任何一個(gè)基因突變都可以引起XP病。細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：來自于不同患者的皮膚成纖維細(xì)胞對紫外線損傷的修復(fù)有互補(bǔ)作用，甚至可以使核苷酸切除修復(fù)能力恢復(fù)正常。67XP病人和正常人中皮膚癌發(fā)生的年齡分布Kraemer,PNAS,1997SkincancersinnormalpopulationSkincancersinXPpopulationXP=xerodermapigmentosum68二、錯(cuò)配修復(fù)與遺傳性非息肉型結(jié)腸癌P72HNPCC是最常見的遺傳性腫瘤之一，是常染色體顯性遺傳疾病，其癌瘤細(xì)胞常表現(xiàn)出微衛(wèi)星DNA的不穩(wěn)定性，長度較正常細(xì)胞或長或短。微衛(wèi)星DNA的不穩(wěn)定性在多個(gè)位點(diǎn)存在，可以作為錯(cuò)配修復(fù)功能缺陷的標(biāo)志。HNPCC家族中表型正常者，其錯(cuò)配修復(fù)基因只有一個(gè)拷貝失活，有較高腫瘤易發(fā)性。當(dāng)基因的第二個(gè)拷貝失活時(shí)，錯(cuò)配修復(fù)能力喪失，導(dǎo)致高突變表型出現(xiàn)。修復(fù)能力的降低使其無法修復(fù)癌基因、抑癌基因關(guān)鍵部位的突變，有利于細(xì)胞惡性生長。69三、轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)與Cockayne綜合征〔CS〕P72轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)〔transcription-coupledrepair,TCR〕1982年提出。轉(zhuǎn)錄過程有利于DNA損傷修復(fù)的進(jìn)行，根本轉(zhuǎn)錄因子(TFⅡH)是轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)所必需的，也是參加核苷酸切除修復(fù)不可缺少的蛋白質(zhì)因子。修復(fù)與轉(zhuǎn)錄過程的偶聯(lián)通過轉(zhuǎn)錄修復(fù)偶聯(lián)因子(transcriptionrepaircouplingfactor,TRCF)來實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)的意義：將修復(fù)酶集中于正在轉(zhuǎn)錄DNA，使該區(qū)域的損傷盡快得以修復(fù)。假設(shè)TRCF基因發(fā)生突變，損傷的DNA在被修復(fù)以后，不能繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，從而導(dǎo)致病變。70Cockayne綜合征〔CS〕P72常染色體隱性遺傳疾，病變涉及多個(gè)系統(tǒng)，但皮膚癌易患率很低，有別于XP。CS由兩組基因突變引起：①CS-A,CS-B/ERCC6基因突變，患者表現(xiàn)典型CS病癥②XPB，XPD或XPG基因突變，患者表現(xiàn)XP-CS病癥71四、線粒體DNA修復(fù)與衰老人線粒體基因組是獨(dú)立于細(xì)胞核染色體外的另一基因組，能自主復(fù)制。編碼其自身蛋白質(zhì)合成體系的某些成員〔tRNA，rRNA)及呼吸鏈的某些成員，其他成員由核基因組編碼閉環(huán)雙鏈DNA分子基因密度大，無內(nèi)含子母系遺傳損傷后不易修復(fù)72動(dòng)物細(xì)胞線粒體DNA〔mtDNA〕含37個(gè)編碼基因〔2個(gè)rRNA、22個(gè)tRNA、13種蛋白〕目前發(fā)現(xiàn)mtDNA50多種點(diǎn)突變及200多種基因組重排與人類疾病相關(guān)線粒體基因病表現(xiàn)為母系遺傳mtDNA的基因表達(dá)同時(shí)受染色體DNA制約線粒體DNA編碼基因排列緊密、無間隔區(qū)、局部區(qū)域存在重疊mtDNA突變頻率較高，缺乏有效的修復(fù)系統(tǒng)及組蛋白的保護(hù)73P72線粒體：真核細(xì)胞重要的細(xì)胞器①氧化磷酸化，動(dòng)力工廠②產(chǎn)生氧自由基假設(shè)不能及時(shí)去除，會(huì)損傷DNA研究發(fā)現(xiàn)，35歲以上成人心肌細(xì)胞逐漸會(huì)出現(xiàn)線粒體DNA片段喪失現(xiàn)象，在其他組織中也存在，隨年齡增長更為明顯。有研究說明線粒體DNA損傷與多種老年病有密切關(guān)系。74Thank