第九章 DNA损伤与修复.pptVIP

第九章 DNA损伤与修复;DNA损伤是指DNA正常的化学或物理结构的改变，包括在生命过程中DNA双螺旋的任何改变。损伤形式可以分为两类：即碱基改变和结构扭曲。;二、自发性损伤;碱基的自发性化学改变： 碱基杂环上的一些N和C原子及一些环外功能团是具有较强的化学活性的。细胞中的某些代谢产物和外界因素能够引起这些位点的改变，从而造成损伤。碱基的自发性化学改变包括： （1）互变异构：DNA分子上的4种碱基自发的使氢原子位置改变，产生互变异构体，进一步使碱基配对形式发生改变，在复制后的子链上就可能出现错误，因而造成损伤。如A的互变异构体A’可以和C配对，T的互变异构体可与G配对。 （2）脱氨基作用：C、A、G分子中含有环外氨基，有时会自发脱落，结果C→U，A→Hx，G→X，这些碱基衍生物的配对特性与原来的碱基不同，U:A，Hx:C，X:C。;正常碱基结构;三、物理因素引起的损伤;电离辐射： 碱基破坏、脱落，脱氧核糖分解：电离辐射能量直接作用于DNA分子或通过水分子的解离产生自由基，引起碱基破坏、脱落或脱氧核糖的分解。 链断裂：包括双链断裂和单链断裂。碱基破坏和脱落也间接引起链断裂。 DNA交联：包括DNA链间交联和DNA蛋白质交联。;四、化学因素引起的损伤;烷化剂举例：;碱基类似物：如5-溴尿嘧啶，与U结构相似，有酮式和烯醇式两种状态，以烯醇式存在时可与G配对，而造成损伤。 ;5-溴尿嘧啶（B）引发的损伤：i.T的类似碱基B掺入T的位置；ii.一次复制后，G被引入到B的对应位置；iii.二次复制后C被引入到G的对应位置。;致癌物：如煤焦油中的苯并芘，可与鸟嘌呤残基共价结合，形成加合物。芳香族烷化剂、黄曲霉素B1也与DNA形成共价加合物。 植物毒素：许多损伤机理尚不清楚。;第二节 DNA修复; NER：大肠杆菌中，uvrA、uvrB、uvrC三个基因编码的多肽组成的酶是NER的关键酶，叫做ABC内切核酸酶，该酶在损伤部位两边各切除精确数目的碱基，然后包含损伤的寡聚核苷酸被切除并留下一个缺口。 ; NER中产生的缺口更大一些，而在BER中可小至1个核苷酸。 在E.coli中缺口可由DNA聚合酶I填补，最后的磷酸二酯键由DNA连接酶完成。 在真核生物中，BER中缺口主要由DNA聚合酶β填补，而NER中较长的缺口由DNA聚合酶δ或ε来填补。;在真核生物NER中DNA损伤的识别和切除至少与18种多肽因子相关，其中包括转录因子TFⅡ H。 切除修复是与转录相偶联的，因而被转录的DNA修复比未转录DNA快，这有助于限制缺陷基因产物的生成。;NER过程示意图;烷基转移酶：是一种无差错直接修复。例如：O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶存在于酵母和人类细胞中，把甲基直接转移到酶的半胱氨酸残基上，直接修复DNA损伤，同时酶失活。 光复活：酶学光复活过程是修复UV导致的环丁烷嘧啶二聚体的直接机制，具有高度专一性。光解酶通过生色基团吸收兰色或接近UV波长的光，把能量转移给FAD辅因子，被激活的FADH通过电子转移引发二聚体的裂解，同时酶脱落。 单链断裂修复：一部分单链断裂修复是通过简单的连接修复的。只需要DNA连接酶。;错配修复是切除修复的一种特定形式，用于修复在复制中错配并漏过校正检验的任何碱基。;识别标记;修复过程 先是MutS（约95kDa）与错配位点结合，然后MutL（约68kDa）在ATP存在下加到前者的复合物上，三者形成的产物激活与MutH蛋白（25kDa）结合的核酸内切酶，于d（GATC）位点切开非甲基化链。 链的缺口作为主要???志启动错配区域的切除修复。切除由外切核酸酶水解进行，由缺口向错配位点进行，终止于错配位点附近的几个不连续位点。该系统具有双向修复能力，在3’方向切除依赖核酸外切酶Ⅰ，5’方向切除依赖RecJ外切酶和外切酶Ⅶ。;错配修复过程示意图;SOS应答：当DNA损伤或大肠杆菌复制过程被抑制时，细胞产生的应急反应。涉及许多基因的表达，它们的产物具有修复功能。;