1、DNA損傷修復和基因突變DNA損傷修復和基因突變一、自發性損傷1. 復制中的損傷復制中的損傷指復制過程中堿基配對時發生的誤差再經過DNA聚合酶“校讀”和單鏈結合蛋白等綜合因素作用下仍然存在的DNA損傷。正常情況下，大腸桿菌復制過程中的錯配率為1010左右。影響復制過程諸因素中的某一環節出現問題，錯配率就會增高，如DNA本身功能和底物的改變，二價陽離子的改變等。DNA損傷修復和基因突變2一、自發性損傷1. 復制中的損傷DNA損傷修復和基因突變22. 堿基的自發性化學改變這類損傷包括互變異構、堿基的脫氨基作用、自發的脫嘌呤和脫嘧啶、以及細胞代謝產物對DNA的損傷。例如，腺嘌呤的互變異構體（A）可以

2、與胞嘧啶配對，模板鏈上存在這些異構體的時候，子代鏈上就可能發生錯誤，形成損傷。細胞呼吸的副產物O2和H2O2都能造成DNA的氧化損傷。DNA損傷修復和基因突變32. 堿基的自發性化學改變DNA損傷修復和基因突變3二、物理因素引起的損傷1. 紫外線引起的DNA損傷紫外線（UV）照射引起的DNA損傷主要是形成嘧啶二聚體。2. 電離輻射引起的DNA損傷電離輻射對DNA的損傷有直接效應和間接效應兩種途徑。前者指輻射對DNA直接沉積能量，并引起理化改變；后者是指電離輻射在DNA周圍環境的其它成分上沉積能量，而引起DNA分子的變化。電離輻射的結果可以引起DNA的堿基損傷、鏈斷裂以及DNA的交聯。DNA損傷

3、修復和基因突變4二、物理因素引起的損傷1. 紫外線引起的DNA損傷DNA損傷三、化學因素引起的DNA損傷1.烷化劑對DNA的損傷烷化劑是一類親電子的化合物，極容易與生物體內的有機物大分子的親核位點起反應烷化劑核DNA作用時，就可以將烷基加到核酸的堿基上去。DNA鏈上的磷酸二酯鍵被烷化則形成不穩定的磷酸三酯鍵，可能在糖與磷酸間發生水解作用，導致DNA鏈的斷裂。DNA損傷修復和基因突變5三、化學因素引起的DNA損傷1.烷化劑對DNA的損傷DNA損2. 堿基類似物對DNA的損傷堿基類似物是一類結構與堿基相似的人工合成的化合物，它們進入細胞以后，便能替代正常的堿基而摻入到DNA鏈中，干擾了DNA的正常

4、合成。最常見的堿基類似物是5-溴尿嘧啶（5-BU）。DNA損傷修復和基因突變62. 堿基類似物對DNA的損傷DNA損傷修復和基因突變6第二節 DNA修復為了保證遺傳信息的高度穩定性，生物細胞在進化過程中形成了一系列多步驟的修復機制。目前對DNA損傷和修復的研究還不多，僅限于輻射生物反應方面。DNA損傷修復和基因突變7第二節 DNA修復為了保證遺傳信息的高度穩定性，生物細胞在進一、切除修復1. 堿基切除修復（base excise repair，BER）BER可以去除因脫氨基或堿基丟失，無氧射線輻射或內源性物質引起的環氮類的甲基化等因素產生的DNA損傷。BER是維持DNA穩定的重要修復方式，其步

5、驟是N-糖苷鍵水解，從而切除發生變化的堿基。堿基釋放過程是由DNA糖苷酶催化的。DNA損傷修復和基因突變8一、切除修復1. 堿基切除修復（base excise reDNA損傷修復和基因突變9DNA損傷修復和基因突變9DNA損傷修復和基因突變10DNA損傷修復和基因突變102. 核苷酸切除修復（nucleotide excise repair, NER）NER可以修復UV照射形成的嘧啶二聚體以外，還能消除體內產生的各種嘌呤和嘧啶加合物。NER的關鍵特征是對損傷的DNA鏈的兩端進行切割。NER在已研究過的真核生物中都很相似，說明其在進化過程中高度保守。DNA損傷修復和基因突變112. 核苷酸切除

6、修復（nucleotide excise rDNA損傷修復和基因突變12DNA損傷修復和基因突變12DNA損傷修復和基因突變13DNA損傷修復和基因突變13二、直接（回復）修復 直接修復即簡單地把損傷的堿基回復到原來狀態的修復，可分為以下幾種：1. O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉移酶直接修復 通過從O6-甲基鳥嘌呤上把甲基直接轉移到酶的半胱氨酸殘基上來直接回復DNA的損傷。DNA損傷修復和基因突變14二、直接（回復）修復 直接修復即簡單地把損傷的堿基回復到DNA損傷修復和基因突變15DNA損傷修復和基因突變152. 光解酶復活酶學光復活過程是修復UV導致的環丁烷嘧啶二聚體的直接機制，這種修復具

7、有高度的專一性。3. 單鏈斷裂修復DNA單鏈斷裂是損傷的一種常見形式，可以通過DNA連接酶的重接而修復。DNA損傷修復和基因突變162. 光解酶復活DNA損傷修復和基因突變16DNA損傷修復和基因突變培訓課件DNA損傷修復和基因突變18DNA損傷修復和基因突變18DNA損傷修復和基因突變19DNA損傷修復和基因突變19DNA損傷修復和基因突變20DNA損傷修復和基因突變20四、交聯修復鏈間交聯是由多種多樣的致癌劑和化療藥物等引起的。大腸桿菌和哺乳動物細胞內都存在這種修復機制，但細節還不清楚。五、雙鏈斷裂修復雙鏈斷裂（DSB）發生在體細胞重組和轉座的生理條件下，也是電離輻射和氧化應激的主要損傷形

8、式。依賴DNA的蛋白激酶對哺乳動物細胞中的雙鏈斷裂重接是必需的。DNA損傷修復和基因突變21四、交聯修復DNA損傷修復和基因突變21六、轉錄和修復從目前的研究來看，修復發生于轉錄的整個過程，如激活、起始和延伸都與修復有關。在轉錄激活過程中，主要是AP-1和NF-KB兩種轉錄因子可能參與轉錄偶聯修復。在轉錄起始過程中轉錄輔助因子TFII H也是一種修復因子。轉錄的延伸過程中，轉錄的序列修復比非轉錄的序列更迅速。DNA損傷修復和基因突變22六、轉錄和修復DNA損傷修復和基因突變22DNA損傷修復和基因突變23DNA損傷修復和基因突變23DNA損傷修復和基因突變24DNA損傷修復和基因突變24七、大

9、腸桿菌的挽回系統挽回系統（retrieval system）也稱“復制后修復”（post-replication repair）因為它們在復制后起作用，也稱為“重組修復”（recombination-repair）。此系統在處理復制含有損傷堿基模板后產生的子代二倍體的缺陷中起作用。DNA損傷修復和基因突變25七、大腸桿菌的挽回系統DNA損傷修復和基因突變25DNA損傷修復和基因突變26DNA損傷修復和基因突變26DNA損傷修復和基因突變27DNA損傷修復和基因突變27八、SOS系統許多損傷DNA或抑制大腸桿菌復制的手段引起一系列綜合的表現型改變，稱為SOS反應。這是由RecA蛋白和LexA抑制物相互作用而引起的。SOS反應表現為修復損傷DNA的能力增強, 這是通過誘導長補丁修復系統和RecA重組修復系統組分的合成來實現的。DNA損傷修復和基因突變28八、SOS系統DNA損傷修復和基因突變28DNA損傷修復和基因突變29DNA損傷修復和基因突變29第三節 基因突變所有生物基因組中的DNA并不穩定，很容易發生各種各樣的、可以遺傳的改變，即基因突變（mutation）。按突變的形式，可以將突變分為堿基替換（base substitution）、缺失（deletion）和插入（insertion）等。DNA損傷修復和基因突變30第三節 基因突變所有生