DNA的復(fù)制-基因突變課件

基因突變DNA的復(fù)制-基因突變遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息改變，均可稱為突變。從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基的改變。在復(fù)制過程中發(fā)生的DNA突變稱為DNA損傷(DNAdamage)。DNA的復(fù)制-基因突變突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)突變導(dǎo)致基因型改變突變導(dǎo)致死亡突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)DNA的復(fù)制-基因突變突變的概念和類型突變(mutation)——在基因組的某一特定區(qū)域核苷酸序列發(fā)生改變而引起的基因型穩(wěn)定的可遺傳的永久性的改變突變體(mutant)——基因發(fā)生突變的生物體野生型：未發(fā)生基因突變的個體DNA的復(fù)制-基因突變

突變的類型·按DNA序列的改變可分為：

點突變(pointmutation):一個堿基對發(fā)生了改變

·單點突變

·多點突變

·轉(zhuǎn)換：不同嘌呤或嘧啶之間的轉(zhuǎn)換

·顛換：嘌呤換為嘧啶，嘧啶換為嘌呤

堿基插入或堿基缺失：較長堿基序列的增加或缺失

DNA的復(fù)制-基因突變DNA的復(fù)制-基因突變按突變的結(jié)果可分為：

同義突變：沒有改變產(chǎn)物氨基酸序列的密碼子，不會導(dǎo)致產(chǎn)物的氨基酸組成改變

錯義突變：改變了產(chǎn)物氨基酸的組成

無義突變：堿基的改變使某種氨基酸的密碼子變成了終止密碼，使肽鏈合成提早終止DNA的復(fù)制-基因突變按突變效應(yīng)是背離或返回野生型可分為：

正向突變：改變了野生型性狀的突變

回復(fù)突變：突變體所失去的野生型性狀可以通過第二次突變得到恢復(fù)，則第二次突變稱為回復(fù)突變DNA的復(fù)制-基因突變

突變產(chǎn)生的原因DNA的復(fù)制-基因突變自然發(fā)生：

DNA復(fù)制錯誤堿基互變異構(gòu)體的存在自發(fā)的脫嘌呤、脫氨基作用氧化作用損傷堿基轉(zhuǎn)座子的作用等等DNA的復(fù)制-基因突變誘發(fā)突變：物理因素——放射線，包括紫外線、X射線、γ射線等化學(xué)因素——堿基類似物、堿基修飾劑、DNA插入劑等生物因素——病毒、細(xì)菌等DNA的復(fù)制-基因突變基因的人工誘變化學(xué)方法：使用化學(xué)誘變劑.如亞硝酸,硫酸二乙酯等.物理方法：如X射線,γ射線,紫外線,激光等.可用于人工誘變育種、基因工程、轉(zhuǎn)基因動物等DNA的復(fù)制-基因突變DNA的復(fù)制-基因突變

突變的分析檢驗DNA的復(fù)制-基因突變在人群中，各個體基因的核苷酸序列會存在一定差異，稱為基因多態(tài)性。特定的多態(tài)性片段與某些特殊的生理現(xiàn)象緊密聯(lián)系，如疾病等，這一多態(tài)性片段稱為“遺傳標(biāo)記”?；蚨鄳B(tài)性是個體的“身份證”；有的雖然不表現(xiàn)疾病，但也許會影響對藥物的反應(yīng)和用藥效果?；蚨鄳B(tài)性分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于群體遺傳學(xué)研究、疾病連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析、疾病遺傳機(jī)制研究、腫瘤易感性研究、個性化用藥等諸多方面。DNA的復(fù)制-基因突變遺傳標(biāo)記分析：第一代：限制性酶切片段多態(tài)性(restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP)，單個堿基的缺失、重復(fù)及插入引起了限制性內(nèi)切酶位點的變化，導(dǎo)致DNA片段長度的變化。第二代：DNA重復(fù)序列的多態(tài)性，特別是短串聯(lián)重復(fù)序列，如小衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA，并主要表現(xiàn)于重復(fù)序列拷貝數(shù)的變異。第三代：單核苷酸多態(tài)性分析(singlenucleotidepolymorphism,SNP)，散在的單個堿基的不同，包括單個堿基的缺失和插入，但更多的是單個堿基的置換，是目前最受關(guān)注的多態(tài)性分析。DNA的復(fù)制-基因突變限制片段長度多態(tài)性分析是發(fā)展最早的DNA標(biāo)記技術(shù)。由于限制性酶切位點上堿基的插入、缺失、重排或點突變所引起的基因型之間限制性片段長度的差異，廣泛用于基因組遺傳圖譜構(gòu)建、基因定位以及生物的進(jìn)化和分類關(guān)系研究。基本操作步驟：DNA提取→用限制性內(nèi)切酶酶切DNA→用凝膠電泳分開DNA片段→把DNA片段轉(zhuǎn)移到濾膜上→利用放射性標(biāo)記的探針雜交顯示特定的DNA片段（Southern雜交）→結(jié)果分析。DNA的復(fù)制-基因突變DNA的復(fù)制-基因突變·單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析相同長度的單鏈DNA因核苷酸序列的差異，甚至單個堿基不同，而產(chǎn)生的構(gòu)像變異，在非變性聚丙烯酰胺中表現(xiàn)為電泳遷移率的差別。PCR-SSCP法——在疑有突變的DNA片段附近設(shè)計一對引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，PCR產(chǎn)物變性處理，雙鏈DNA分開成單鏈，再用非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，根據(jù)條帶位置變化來判斷目的片段中是否存在突變。DNA的復(fù)制-基因突變SSCP分析對DNA序列的改變非常敏感，常常一個堿基差別都能顯示出來。SSCP結(jié)果判定是通過多個樣品之間對比，觀察條帶之間位置改變，從而顯示出不同生物個體的DNA特異性，達(dá)到指紋分析的目的。該技術(shù)已被廣泛用于癌基因和抗癌基因變異的檢測、遺傳病的致病基因分析以及基因診斷、基因制圖等領(lǐng)域。DNA的復(fù)制-基因突變PCR的基本原理循環(huán)26-29次DNA的復(fù)制-基因突變DNA的復(fù)制-基因突變SNP分析技術(shù)按其研究對象主要分為兩大類：對未知SNP進(jìn)行分析,即找尋未知的SNP或確定某一未知SNP與某遺傳病的關(guān)系。多種方法可以使用，如溫度梯度凝膠電泳(TGGE)、變性梯度凝膠電泳(DGGE)、單鏈構(gòu)象多態(tài)性(SSCP)、限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(RAPD)等，如需確知突變的位置和堿基類別，須對那些含有SNP的DNA鏈進(jìn)行測序。對已知SNP進(jìn)行分析，即對不同群體SNP遺傳多樣性檢測或在臨床上對已知致病基因的遺傳病進(jìn)行基因診斷。篩查已知SNP的方法有等位基因特異寡核苷酸片段分析(ASO)、突變錯配擴(kuò)增檢驗(MAMA)、基因芯片技術(shù)(genechips)等。DNA的復(fù)制-基因突變許多物種基因組已檢測并建立了大量數(shù)據(jù)庫，比較這些來自不同實驗室不同個體的序列，就可以檢測到SNP。一些可供利用的公開SNP網(wǎng)上資源，如：美國國立衛(wèi)生研究院(NationalInstitutesofHealth,NIH)提供的與癌癥和腫瘤相關(guān)的候選SNP數(shù)據(jù)庫：http://cgap.nci.nih.gov/GAI；NIH開辟的適于生物醫(yī)學(xué)研究的dbSNP多態(tài)性數(shù)據(jù)：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP；德國的HGBAS網(wǎng)站提供的人類SNP數(shù)據(jù)庫：http://hgbas.Cgr.ki.sei等。DNA的復(fù)制-基因突變SNPs研究現(xiàn)在正處于發(fā)展之中，存在問題：在復(fù)雜疾病相關(guān)分析中的問題：利用SNP尋找致病基因需要弄清被研究人群的歷史,如遷移模式等。技術(shù)問題：目前檢測SNP的方法大都價格昂貴，或速度較慢。DNA的復(fù)制-基因突變DNA的損傷修復(fù)系統(tǒng)DNA的復(fù)制-基因突變復(fù)制修復(fù)

1.尿嘧啶糖基酶系統(tǒng)

2.錯配修復(fù)

3.無嘌呤修復(fù)DNA的復(fù)制-基因突變尿嘧啶糖基修復(fù)酶系統(tǒng)為防止體內(nèi)dUTP進(jìn)入DNA復(fù)制，細(xì)胞內(nèi)dUTP酶可以將dUTP分解成dUMP和PPi，dUMP不能成為合成DNA的原料。但仍有少數(shù)dUTP未被分解而摻入DNA合成中；DNA中C能自發(fā)脫氨氧化生成U，U與A互補(bǔ)結(jié)合且不被polⅢ的校正功能識別；這兩種情況下產(chǎn)生的U就由尿嘧啶糖基修復(fù)酶系統(tǒng)修復(fù)。DNA的復(fù)制-基因突變DNA的復(fù)制-基因突變錯配修復(fù)DNA聚合酶的校正功能(3’→5’外切酶活性)可以校正大多數(shù)的錯配堿基，但還需要通過錯配修復(fù)將復(fù)制的精確性提高102-103倍。復(fù)制錯配中的錯配堿基存在于新合成的子代鏈中，因此，必須有一種能識別模板鏈與新合成DNA鏈的機(jī)制，以保證從新合成的DNA鏈中去除錯配堿基。DNA的復(fù)制-基因突變在大腸桿菌中主要通過對模板鏈的甲基化來區(qū)分新合成的DNA鏈。大腸桿菌中的Dam甲基化酶，會對DNA模板鏈的5’-GATC-3’序列中腺嘌呤的N6位置進(jìn)行甲基化，而新合成的鏈?zhǔn)欠羌谆?，以此區(qū)別模板鏈和新合成的鏈。錯配修復(fù)系統(tǒng)由mutS、mutL、mutH編碼的蛋白、外切酶、DNA聚合酶和連接酶共同組成。DNA的復(fù)制-基因突變

甲基化指導(dǎo)的錯配修復(fù)機(jī)制1DNA的復(fù)制-基因突變

甲基化指導(dǎo)的錯配修復(fù)機(jī)制2DNA的復(fù)制-基因突變無嘌呤/嘧啶(AP)修復(fù)DNA鏈中脫氧核糖與堿基形成的糖苷鍵穩(wěn)定性比RNA低，容易發(fā)生自發(fā)水解作用，產(chǎn)生無嘌呤減或無嘧啶堿作用，稱為去嘌呤/嘧啶(apurinicorapyrimidinic,AP)作用。細(xì)胞中AP內(nèi)切酶能切除DNA中無堿基核糖，通過DNA聚合酶填補(bǔ)單鏈DNA區(qū)域，DNA連接酶封閉缺口。DNA的復(fù)制-基因突變損傷修復(fù)：光復(fù)活修復(fù)甲基轉(zhuǎn)移酶修復(fù)切除修復(fù)DNA的復(fù)制-基因突變光復(fù)活修復(fù)—原核生物的一種主要修復(fù)形式概念：在可見光存在的條件下，在光復(fù)活酶作用下將UV引起嘧啶二聚體分解為單體的過程。條件：可見光(300~600nm)、PR酶、嘧啶二聚體作用過程：光復(fù)活酶與T=T結(jié)合形成復(fù)合物;復(fù)合物吸收可見光切斷T=T之間的C-C共價鍵,使二聚體變成單體;光復(fù)酶從DNA鏈解離.DNA的復(fù)制-基因突變光復(fù)活修復(fù)DNA的復(fù)制-基因突變甲基轉(zhuǎn)移酶修復(fù)

O6-甲基鳥嘌呤轉(zhuǎn)移酶能去除O6位上甲基使其恢復(fù)成正常的鳥嘌呤。DNA的復(fù)制-基因突變切除修復(fù)普遍存在的多步驟酶反應(yīng)過程，將損傷的DNA片段從雙鏈分子中除去，用正常的鏈為模板重新合成一段DNA的過程。DNA的復(fù)制-基因突變識別損傷部位損傷的兩邊切除幾個核苷酸DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈DNA連接酶將切口補(bǔ)平DNA的復(fù)制-基因突變uvrABC核酸酶的作用機(jī)制DNA的復(fù)制-基因突變復(fù)制后修復(fù)—重組修復(fù)：大腸桿菌的修復(fù)系統(tǒng)DNA的復(fù)制-基因突變SOS修復(fù)：是一種在DNA分子受到較大范圍損傷并且使復(fù)制受到抑制時出現(xiàn)的修復(fù)機(jī)制，以SOS借喻細(xì)胞處于危急狀態(tài)。DNA分子受到長片段高密度損傷，使DNA復(fù)制過程在損傷部位受到抑制。損傷誘導(dǎo)一種特異性較低的新的DNA聚合酶，以及重組酶等的產(chǎn)生,由這些特