FDNA 損傷、修復(fù)和重組

DNA損傷、修復(fù)和重組突變和突變發(fā)生〔mutationandmutagenesis)DNA損傷〔DNAdamage〕DNA修復(fù)〔DNArepair〕重組〔recombination〕突變概念突變〔mutation〕DNA分子堿基序列的可遺傳改動突變體〔mutant〕與野生型〔+〕相對突變劑〔mutagen〕突變發(fā)生〔mutagenesis〕自發(fā)突變〔spontaneousmutation〕誘發(fā)突變〔inducedmutation〕1.DNA堿基序列改動的多少單點突變〔pointmutation〕堿基交換〔basesubstitution〕轉(zhuǎn)換〔transition〕A-TG-C顛換〔transversion〕A-TT-A堿基添加〔baseaddition〕堿基刪除〔basedeletion〕多點突變〔multiplemutation〕突變類型2.對遺傳信息的改動無聲突變〔silentmutation〕GAG(Glu)GAA(Glu)中性突變〔neutralmutation〕GAG(Glu)GAC/U(Asp)錯義突變〔missensemutation〕GAG(Glu)AAG(Lys)無義突變〔nonsensemutation,Chainterminationmutation〕GAG(Glu)UAG(Stop)

滲漏突變〔Leakymutation〕人的蠶豆病〔葡萄糖-6-磷酸脫氫酶〕移框突變〔frameshiftmutation〕3.對外界環(huán)境的敏感性非條件突變〔nonconditionalmutation〕條件突變〔conditionalmutation〕溫度敏感型突變(tsmutant,temperature-sensitive)1.根據(jù)錯誤堿基的產(chǎn)生方式直接誘變(directmutagenesis)錯配堿基沒有被DNA修復(fù)系統(tǒng)去除如：5-BU間接誘變(indirectmutagenesis)轉(zhuǎn)移損傷DNA合成〔translesionDNAsynthesis〕在下一輪復(fù)制：模板鏈可以修復(fù)/子鏈產(chǎn)生突變定向的〔targetted〕/非定向的〔untargetted〕SOS修復(fù)系統(tǒng)〔原核生物〕DNA聚合酶ζ〔真核生物〕突變發(fā)生類型2.根據(jù)能否有突變劑的參與突變發(fā)生突變發(fā)生類型自發(fā)突變〔spontaneousmutation〕1.堿基錯配／錯配修復(fù)(mismatchrepair)2.堿基互變異構(gòu)：亞氨基A*-C,C*-A；烯醇式T*-G,G*-T3.脫嘌呤(depurination)／APendonucleases4.脫氨基(deamination)CU/尿嘧啶-N-葡糖基酶(100C/genome/day/humancell)突變熱點〔Hotspots〕CMeC(4%)G-CG-T(MeCdeamination)不能被mismatchrepair修復(fù)誘發(fā)突變〔inducedmutation〕

物理突變劑

高能離子輻射〔X－射線，γ－射線〕失去電子打斷雙鏈破壞堿基和糖基

非離子輻射構(gòu)成新化學(xué)骨架紫外線—嘧啶二聚體

突變劑ATABUABU*ATGBU*ATATGCGBU*化學(xué)突變劑

1.堿基類似物

5-溴尿嘧啶〔BU〕2.亞硝酸〔HNO2〕CU，與A配對，G·CA·TAH(次黃嘌呤),與C配對，A·TG·CGX(黃嘌呤),與C配對，不引起突變3.羥氨(HA)CN-4-羥-C,與A配對,G·CA·T

5.嵌合劑吖啶橙、原黃素、吖黃素等吖啶類染料 嵌合到DNA堿基對之間 baseaddition/deletion/frameshiftmutation4.烷基化試劑

甲基甲磺酸〔MMS〕/乙基亞硝基脲〔ENU〕硫酸二甲酯/甲磺酸乙酯〔EMS〕/乙磺酸乙酯〔NNG〕

GO6-alkyl-G,與T配對,G·CA·TTO4-alkyl-T,與G配對,A·TG·C自發(fā)損傷:脫氨基/脫嘌呤外源損傷:1.氧化損傷(需氧細胞)活性氧：超氧化物，過氧化氫和羥自在基〔·OH〕8-氧鳥嘌呤，2-氧腺嘌呤，5-甲酰尿嘧啶2.烷基化損傷影響DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄時的解旋多數(shù)是間接誘變3.加成損傷嘧啶二聚體苯并芘〔肝臟細胞色素P-450〕雙環(huán)氧物-G芳基化試劑黃曲霉毒素B1〔肝致癌劑〕

DNA損傷〔DNAdamage〕1.復(fù)制修復(fù)尿嘧啶糖基酶系統(tǒng)〔uracil-N-glycosylase〕錯配修復(fù)〔mismatchrepair〕2.損傷修復(fù)光復(fù)活〔photoreactivation〕暗修復(fù)切除修復(fù)〔excisionrepair〕重組修復(fù)〔recombinationalrepair〕SOS修復(fù)〔SOSresponse〕烷基轉(zhuǎn)移酶修復(fù)〔alkyltransferase〕DNA修復(fù)〔DNArepair〕尿嘧啶糖基酶系統(tǒng)〔uracil-N-glycosylase〕尿嘧啶-N-糖基酶，AP內(nèi)切核酸酶，PolI，DNA銜接酶AGTGACTTAGTCACTGAATCAGTGACTTAGTCAUTGAATCAGTGACTTAGTCATGAATCAGTGACTTAGTCATGAATCAGTGACTTAGTCACTGAATCuracil-N-glycosylaseAP內(nèi)切核酸酶PolITGADNA銜接酶脫氨基U錯配修復(fù)〔mismatchrepair〕GATCCTAGCTAGGATC**TGGATCCTAGCTAGGATC**TGCTAGAGTCGATC*TGGA*CTTGATC*GATC*CTAGTGATC*GATC*CTAG錯配矯正酶〔MutL,MutS+內(nèi)切核酸酶MutH)nickPolI，DNA銜接酶CTAG光復(fù)活〔photoreactivation〕可見光〔300－600nm〕光解酶〔PR酶〕兩個生色團：N5，N10-次甲基四氫葉酸和FADH〔E.coli〕對環(huán)丁烷嘧啶二聚體〔UV〕作用切斷嘧啶二聚體的化學(xué)鍵Error-freeTT

T?T烷基轉(zhuǎn)移酶修復(fù)〔alkyltransferase〕去除O6-甲基鳥嘌呤的甲基只能用一次其他烷基化堿基需求切除修復(fù)AGCGTAGAGCATCH3SHAGCGTAGAGCATSCH3++切除修復(fù)〔excisionrepair〕Error-free原核生物的切除修復(fù):核苷酸切除修復(fù)〔nucleotideexcisionrepair,NER〕去除沒有被光解酶修復(fù)的嘧啶二聚體堿基切除修復(fù)〔baseexcisionrepair,BER〕去除修飾堿基真核生物的NER:GG-NER(globalgenomeNER)TC-NER(transcription-coupledNER)與GG-NER類似除了RNA聚合酶替代XPC5'5'3'3'5'3'5'3'5'3'5'3'5'3'5'3'UvrABCPolI(或δ和ε〕DNA銜接酶NER5'5'3'3'B*5'3'APsite5'3'DNAglycosylase5'3'AP內(nèi)切核酸酶5'3'5'3'5'3'5'5'3'3'進一步酶切PolβBER著色性干皮病〔XP〕常染色體隱性遺傳，易癌，對陽光敏感NER缺失〔7個基因中的一個缺失〕Cockayne綜合癥與轉(zhuǎn)錄偶連的切除修復(fù)缺失對陽光敏感，但不易癌著色性干皮病變異體〔XP-V〕NER正常DNA聚合酶η缺失〔嘧啶二聚體處參與A〕SOS修復(fù)〔SOSresponse〕抑制polIII的校正活性容錯DNA復(fù)制(error-proneDNAreplication)SOS修復(fù)的調(diào)控LecA抑制SOS基因轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白結(jié)合在支配子RecA激活SOS基因(DNA合成異常)重組活性ssDNA結(jié)合活性,RecARecA*蛋白酶活性(水解LecA)抑制polIII的校正活性UvrA、B〔切除修復(fù)〕UmuC、D〔經(jīng)過復(fù)制〕重組修復(fù)(Recombination-repair)復(fù)制后修復(fù)(Post-replicationrepair)嘧啶二聚體引起DNA雙螺旋構(gòu)造扭曲DNA聚合酶停滯在更遠的間隔重新復(fù)制新合成的鏈留下一個缺口經(jīng)過重組修補缺口重組修復(fù)aa'b'baa'b'baa'b'baa'b'bDNA雙螺旋構(gòu)造扭曲，DNA聚合酶停滯DNA聚合酶在更遠的間隔重新復(fù)制，新鏈留下缺口經(jīng)過重組修補新鏈缺口修補母鏈缺口同源重組位點特異性重組轉(zhuǎn)座重組〔recombination〕轉(zhuǎn)座子概念轉(zhuǎn)座子構(gòu)造轉(zhuǎn)座機制轉(zhuǎn)座子：

基因組中可挪動的不延續(xù)序列，可在基因組內(nèi)從一個座位轉(zhuǎn)到另一個座位。轉(zhuǎn)座子特征：

1.不利用獨立元件(如噬菌體或質(zhì)粒DNA)，而是從基因組的一個位點直接挪動到另一個位點。2.不依賴序列供體和接體位點間的任何聯(lián)絡(luò)。3.非常嚴厲地自我轉(zhuǎn)座到同一基因組的新位點，有時添加一些序列，是基因組內(nèi)突變的主要來源。細菌轉(zhuǎn)座子構(gòu)造1.IS〔插入序列,insertionsequences〕 兩端反向反復(fù)序列〔invertedrepeat〕0.75~1.5kb;轉(zhuǎn)座酶;識別位點IRTransposaseIRATGCA12345678TACGT1234567887654321ATGCA87654321TACGTTargetrepeatInvertedrepeatIS1 9bp 23bp 768bpIS2 5bp 41bp 1327bpIS4 11-13bp 18bp 1428bpIS5 4bp 16bp 1195bpIS10R 9bp 22bp 1329bpIS50R 9bp 9bp 1531bpIS903 9bp 18bp 1057bp ISATGCATACGT2.Tn〔復(fù)合轉(zhuǎn)座子,compositetransposons〕GenesIS兩端IS組件;2-10kb;轉(zhuǎn)座酶/抗生素基因ISTnISLISRTransposonmakersTransposonmakersTn9 IS1 camR ISmodulsidentical bothfunctionalTn903 IS903 kanR bothISfunctionalTn10 IS10L tetR IS10R nonfunctional functionalTn5 IS50L kanR IS50R nonfunctional functional3.TnA〔Tn3typetransposons,TnAfamily〕

兩端無IS組件;5~25kb;轉(zhuǎn)座酶/解離酶/抗生素基因 兩端IR〔30~40bp〕類似或一樣ResTransposaseResolvaseAmpr tnpA-轉(zhuǎn)座酶基因，1004aa；突變時不能轉(zhuǎn)座與I