分子生物學(xué) 第4章

分子生物學(xué)第4章第四章

突變、重組、修復(fù)

基因組改變基因組改變是進(jìn)化的基礎(chǔ)基因組改變的類型：1)突變(mutation)小范圍序列改變單個(gè)或幾個(gè)核苷酸的替換、插入、缺失來源于DNA復(fù)制錯(cuò)誤或誘變破環(huán)。2)重組(recombination)大范圍序列重建同源重組、轉(zhuǎn)座來源于染色體內(nèi)或染色體間序列的交換。

基因組改變與修復(fù)第一節(jié)突變復(fù)制中的突變復(fù)制中的自發(fā)錯(cuò)誤盡管DNA聚合酶存在校正能力，但是但突變?nèi)圆豢杀苊獯竽c桿菌的復(fù)制錯(cuò)誤率1/107，經(jīng)修復(fù)后基因組復(fù)制總錯(cuò)誤率降至1/1011-10

點(diǎn)突變轉(zhuǎn)換嘌呤到嘌呤或嘧啶到嘧啶顛換嘌呤到嘧啶或嘧啶到嘌呤插入或缺失出現(xiàn)在編碼區(qū)可能導(dǎo)致移碼其它區(qū)域可能導(dǎo)致多態(tài)性（復(fù)制滑移）物理和化學(xué)誘變導(dǎo)致突變化學(xué)：1）堿基類似物替代標(biāo)準(zhǔn)堿基參與復(fù)制5-溴尿嘧啶和2-氨基嘌呤2）脫氨3）烷化4）嵌入溴化乙錠物理：1）紫外輻射形成嘧啶二聚體2）電離輻射3）加熱突變可能不影響基因組存在很多不影響基因組功能的突變沉默突變：1）突變?cè)诨蜷g非調(diào)控區(qū)域或基因間非編碼區(qū)域，對(duì)整體基因組功能無影響的突變?？砂l(fā)生在人類基因組的98.5%。2）編碼區(qū)的突變不影響編碼蛋白的氨基酸序列，同義突變

點(diǎn)突變對(duì)基因編碼區(qū)的四種影響同義：突變后，由于密碼子兼并性，而不影響所編碼的氨基酸非同義：引起氨基酸的錯(cuò)誤編碼無義：引起過早終止通讀：引起無法終止編碼區(qū)的插入或缺失突變可能導(dǎo)致不同的影響插入或缺失的核苷酸是3的倍數(shù)，僅影響個(gè)別氨基酸，因此影響可能較小非3的倍數(shù)，將導(dǎo)致移碼非編碼區(qū)突變可能影響基因組的功能基因表達(dá)調(diào)控區(qū)域的突變：順式作用元件，如核心啟動(dòng)子、關(guān)鍵調(diào)節(jié)序列內(nèi)含子剪接位點(diǎn)的突變：如5’剪接點(diǎn)第二節(jié)修復(fù)DNA聚合酶確保DNA復(fù)制精確性的機(jī)制核苷酸選擇聚合前選擇正確的核苷酸校對(duì)3’到5’外切酶活性，聚合后切除錯(cuò)配的核苷酸四類DNA修復(fù)系統(tǒng)直接修復(fù)切除修復(fù)針對(duì)誘變損傷錯(cuò)配修復(fù)針對(duì)復(fù)制錯(cuò)誤重組修復(fù)人類DNA修復(fù)基因切除修復(fù)主要修復(fù)系統(tǒng)，人類參與蛋白最多的修復(fù)系統(tǒng)堿基切除單核苷酸切除15個(gè)基因參與核苷酸切除一段核苷酸切除28個(gè)基因參與堿基切除修復(fù)DNA糖基化酶切除堿基，產(chǎn)生無堿基（AP）位點(diǎn)AP內(nèi)切核酸酶產(chǎn)生單核苷酸切口DNA聚合酶填補(bǔ)堿基DNA連接酶連接斷裂核苷酸切除與UvrAB修復(fù)系統(tǒng)錯(cuò)配修復(fù)中子代DNA的識(shí)別針對(duì)復(fù)制錯(cuò)誤，所以發(fā)生與子代DNA分子一個(gè)問題：如何區(qū)分子代DNA分子?大腸桿菌中子代新生分子尚未甲基化，從而可以區(qū)分甲基化位點(diǎn)：5’-GATC-3’A甲基化5’-CCA/TGG-3’C甲基化錯(cuò)配修復(fù)與Mut修復(fù)系統(tǒng)雙鏈斷裂修復(fù)比單鏈損傷嚴(yán)重可能由電離輻射和化學(xué)誘變產(chǎn)生也可能由重組產(chǎn)生也稱為重組修復(fù)SOS應(yīng)答回避是生存的一種方式修復(fù)難以進(jìn)行時(shí)繞過主要損傷位點(diǎn)，允許某些復(fù)制錯(cuò)誤保留，繼續(xù)復(fù)制第三節(jié)重組重組與進(jìn)化沒有遺傳重組就沒有進(jìn)化重組使不利和有利的突變得以分離，使適者生存，因此是自然選擇的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。重組的一般類型----同源重組（一般性重組）位點(diǎn)特異性重組（同源區(qū)很短）轉(zhuǎn)座同源重組可發(fā)生于兩條同源DNA的任意位點(diǎn)真核生物中，發(fā)生于減數(shù)分裂時(shí)期重組是由于異源雙鏈體DNA間發(fā)生斷裂與重連兩條雙鏈DNA分子間的重組關(guān)鍵是單鏈的交換當(dāng)雙鏈體DNA的單鏈與相對(duì)應(yīng)的另一雙鏈體中的單鏈發(fā)生置換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)分叉結(jié)構(gòu)（Holliday結(jié)構(gòu)）交換產(chǎn)生異源雙鏈體DNA片段兩次（相互的）交換才能產(chǎn)生一個(gè)聯(lián)合分子聯(lián)合分子可以通過切開相接的鏈來形成兩條分開的雙鏈體分子Holliday結(jié)構(gòu)與重組體的形成重組體是否形成取決于參與交換的鏈在解離過程中是否被切開切開，則水平分離，基因組不是重組體，但包含異源雙鏈體DNA不切開，則垂直分離，產(chǎn)生互相重組的基因組Holliday模型的缺陷與Meselson-Radding修正模式Holliday模型的缺陷：切口是如何出現(xiàn)在兩條分子的同一位置的？單分子切口切口鏈侵入未打開的雙螺旋，形成D-環(huán)被取代鏈斷開，形成另一個(gè)分子上的切口修正：在兩分子切口形成過程中引入交換的D環(huán)Holliday模型修正后無法解釋基因轉(zhuǎn)換配子（AA)X配子（aa)合子（AAaa)單倍體孢子（A或a)正常情況：A/a=1/1基因轉(zhuǎn)換：A/a不=1