第三部分 DNA损伤和修复_物理_自然科学_专业资料.docVIP

DNA损伤和修复 目录 Ⅰ、DNA损伤 Ⅱ、DNA损伤应答 Ⅲ、DNA修复 1、直接修复 2、碱基切除修复（BER） 3、核苷酸切除修复（NER） 4、跨损伤修复 5、错配修复（MMR） 6、双链断裂修复 重组修复（HR） 非同源末端连接（NHEJ） 7、链间交联修复 主要的DNA损伤 （1）DNA损伤类型 图1 主要的DNA损伤类型 （1）复制叉停顿 （2）甲基化/烷基化——如 O6MeGua 使正常 DNA pol 不能识别，随机插入核苷酸而产生突变 （3）紫外光照射——T-T 二聚化 （4）Nick（单链切口） （5）Gap（单链缺口） （6）DSB（双链断裂） （7）交联（cross-link） DNA结构损伤引出DNA修复反应。上图展示出了一些DNA基本骨架的损伤和非经典的DNA结构损伤。O 6 MeGua代表甲基托养鸟嘌呤核苷酸，TT代表环丁烷胸腺嘧啶二聚体，cross-link代表顺铂G-G链交叉。 （2）内源性DNA损伤 1、胞嘧啶到尿嘧啶的脱氨基作用能自发的产生引起U—G错配； 2、DNA一个碱基的脱嘌呤阻止了复制和转录； 3、DNA非正常代谢产生的错配。 二、DNA损伤应答 （1）DNA损伤的细胞反应 当下的关于DNA损伤应答反应单信号通路的一般概述。箭头代表激活事件，其垂涎代表抑制事件。Stop标识代表细胞周期，墓碑标识代表细胞凋亡。有箭头的DNA双螺旋代表者损伤诱导的转录，带有许多椭圆形子单元的DNA双螺旋代表着损伤诱导修复。简便起见，相互作用的通路网络被描绘成了线性通路，其中包括信号、感受器、传感器和效应器。（即主要有细胞周期阻滞、凋亡、诱导转录、DNA损伤修复等方面的细胞反应） 图2 DNA损伤的细胞反应 （2）E.coli中的SOS反应 1、SOS反应：当DNA分子损伤范围较大且复制受到抑制时出现的一种修复作用。是一种旁路修复系统，正常情况下关闭。 2、主要观点：DNA损伤导致LexA触发SOS反应，包括对许多修复酶的基因编码。 RecA：激活LexA的自剪切活性。 LexA：抑制SOS系统；它的自剪切激活目标基因的表达。 3、SOS反应结果 DNA修复能力增强：诱导许多DNA修复基因的表达。诱导产生RecA、uvrA、uvrB、and uvrD。 突变形成：激活低保真度的跨损伤DNA聚合酶通过DNA损伤部位（SOS修复允许新生的DNA链越过损害部分而生长，但易产生错配碱基。error prone 极强的修复机制） 图3 SOS反应机制 （3）DNA损伤检查点蛋白 DNA损伤检查点是一种对DNA损伤应答反应的能延迟或阻止细胞周期的生化通路。像其他信号转导通路一样，DNA损伤检查点有三种组分：感受器、信号传感器和效应器。损伤通过感受器检测，通过中间元件传递给传感器。传感器相应的激活或抑制其他蛋白（效应器）直接参与抑制G1/S期转换，S相进程或是G2/M的转换。 图4 DNA损伤检查点蛋白 （4）DNA损伤的细胞反应 G1/S检查点。DNA损伤在双键断裂后由ATM检测，或是在紫外损伤后由ATR、Rad17-RFC和 the 9-1-1复合物检测。ATM/ATR磷酸化Rad17，Rad9，p53，and Chk1/Chk2转而磷酸化Cdc25A，造成其由于核的排斥和泛素介导的降解而失活。磷酸化的和灭活的Cdk2的积累以及不能磷酸化的Cdc45开启了复制。P53保证了G1/S的阻断，p53也由ATM/ATR在Ser15处、在Ser20处由Chk1/Chk2磷酸化。磷酸化p53诱导了p21WAF-1/Cip1转录和p21WAF-1/Cip1结合到Cdk4/CycD复合物上，这样来阻止它磷酸化Rb，Rb对E2F转录因子的释放和随后的S相基因的转录至关重要。p21WAF-1/Cip1也结合并抑制Cdk2/CycE复合物来保证G1/S检查点。 图 5 DNA损伤的细胞反应 （5）DNA损伤检查点蛋白 图6 DNA损伤检查点蛋白 （6）DNA断裂点的蛋白质动力学 DNA损伤的检查点和修复因子以及染色体组织的调控子在转录机器排除在DDR foci（红色箭头）外时被募集到DNA断裂点的，而且结构染色体组分的动力学双向起作用（橘黄色箭头）。 图7 DNA断裂点的蛋白质动力学 （7）DNA DSBs（DNA双链损伤）中DNA损伤应答反应(DNA damage response (DDR))蛋白质积累的网状组织 DDR信号传播。DDR蛋白在DSB位点起始积累，然后通过一个包括MDC1的正向反馈回路向远传播，MDC1结合到MRN复合物γH2AX和磷酸化额外远离断裂点的H2AX分子ATM激酶。 DDR蛋白围绕DSBs的局部分配。当ATM信号因子定位在侧翼的染色质区域时，