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1、DNADNA的修复的修复由于染色体DNA在生命过程中占有至高无上 的地位，DNA的复制的准确性以及DNA日常保养 中的损伤修复就有着特别重要的意义。下表是大 肠杆菌中的DNA修复系统：*1DNA修复系统功能错配修复恢复错配切除修复（碱基、核苷酸）切除突变的碱基和核苷酸片段重组修复复制后的修复DNA直接修复修复嘧啶二体SOS系统DNA的修复，导致变异 重点内容：DNA损伤修复方式；DNA突变类型 难点内容：基因间校正 教学目的：了解DNA损伤的原因及修复方 式；突变的产生及校正。引起损伤的因素: 自发性损伤(复制中的损伤、碱基的自发性化学改变、脱氨基、碱基丢失、 细胞的代谢产物对DNA的损伤)
2、物理因素引起的损伤(电离辐射、紫外线) 化学因素引起的损伤（烷化剂、碱基类似物）引起损伤的类型：碱基脱落、碱基（或核苷）改变、错误碱基（碱基的取代）、碱基的插入或缺失、链的断裂、链交联（链内、链间）、嘧啶二聚体等等 4.1 Gene Mutations4.1 Gene Mutations Causes of MutationsSpontaneous Replication ErrorsSpontaneous Chemical ChangesChemically Induced MutationsRadiation化学因素：常见的化学诱变剂化合物类别 作 用 点分子改变碱基类似物如：5-BUA
3、5-BU G- A - - T - G - - C -羟胺类（NH2OH）T C- T - - A- C - - G -亚硝酸盐（NO2）C U- G - - C- A - - T - 烷化剂如：氮芥类，NitrominsG mGDNA缺失GDNADNA的修复的修复*11DNA修复系统 直接修复 错配修复 切除修复 重组修复 SOS修复DNADNA直接修复（直接修复（direct repairdirect repair）生物体内存在多种DNA损伤以后而并不需 要切除碱基或核苷酸的机制，这种修复方式 称为DNA的直接修复。 嘧啶二聚体的产生类型：TT二聚体 （ ）、CC二聚体（ ）、CT二聚体（
4、 ）TTCCCT相邻的胸腺嘧啶CCCC光复活光复活(photoreactivation)(photoreactivation)可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将UV引起嘧啶二聚体分解为单体的过程。过程 光复活酶与T=T结合形成复合物;复合物吸收可见光切断T=T之间的C-C共价键,使二聚体变成单体;光复活酶从DNA链解离。DNA紫外线损伤的光复合酶直接修复PR光复活（photo reactivation ） 直接修复-TT- -AA-TT- -AA-TT- -AA-TT- -AA- 复制前、不容易出错 400 nm 蓝光、PR 酶(photo-reactivation enzyme) 光敏裂
5、合酶（photolyase）可见光激活烷基化碱基的直接修复 在 大肠杆菌中OO6 6- -甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤-DNA-DNA甲基转移酶甲基转移酶（Ada）， 通过从O6-甲基鸟嘌呤上把甲基直接转移到酶的半胱氨酸残 基上来直接回复DNA的损伤可修复甲基化的碱基和甲基化 的磷酸二酯键。（自杀性酶）DNA断裂口直接修复：在 DNA 5 -P 端和 3 -OH端未受损害的情况下，连接酶能够直接修复DNA的断裂口。切除修复1、内切酶识别损伤部位，并在5 端切开；2、外切酶作用下 连同受损伤的部位，从5 端到3 端切除；3、合成新链填补 缺口；4、连接酶连接。碱基切除修复： BER可以去除因脱氨基或碱基
6、丢失及其它因素产生 的DNA损伤。l形成去AP位点 lAP核酸内切酶切除受损片段 lDNA聚合酶I和DNA连接酶修复DNA链 DNA糖苷酶(glycosylase) 能识别DNA受损核酸位点 ，特异性切开受损核苷酸 上的糖苷键，在DNA链上 形成去嘌呤或去嘧啶位点 ，称为AP位点。 DNA分子中一旦产生了 AP位点，AP核酸内切酶 就会切开Ap位点附近的磷 酸二酯键，并移去包括AP 位点核苷酸在内的小片段 DNA。Base Excision Repair-TAGC- -ATCG-TAGC- -A CG-U-TAGC- ung-ase GCUAU-TAGC- -A CG-AP内切酶 (Apuri
7、nase) -TAGC- -ATCG-DNApolLigasev核苷酸切除修复 DNA切割酶切割移去12-13个核苷酸 （原核）或27-29个核苷酸（真核） 的单链DNA，再由DNA聚合酶和 DNA连接酶修复DNA链二聚体DNA mismatch+ - A- - -C-错配修复 系统(MRS Mismatch Repair System)错配修复碱基来源：校正活性所漏校的碱基 + - A- - -T-错配修复（错配修复（Mismatch repair)Mismatch repair)错配修复（错配修复（Mismatch repair)Mismatch repair)原核细胞内存在Dam甲基化酶
8、，能使位于 5GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。复制后DNA在短期内（数分钟）为半甲基化的 GATC序列，一旦发现错配碱基，即将未甲基化链 切除一段包含错误碱基的序列，并以甲基化的链 为模板进行修复。 DNA合成过程中的甲基化变化DNA中的GATC (palindromic seq.)为m6A甲基化敏感位点平均每2kb左右有一GATC seq.错配修复系统受甲基化的引导*29 错配修复 一旦在DNA复制过程中发生错配，通过该系统几乎能完全修正。该系 统对DNA复制忠实性贡献很大。 修复过程： 识别错配， 复合物的形成，甲基化及非甲基化链的切开， 切除含错配的部分DNA链， 合成新链 新链再度
9、甲基化错配修复系统组成（Mismatch repair system）DNA腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶)DNA polymerase 填补单链 DNA 缺口Helicase SSB 外切核酸酶 (和) 连接酶MCE (mismatch correct enzyme) 扫描新生链中错配碱基识别新生链中非 m6A 的GATC序列酶切含错配碱基的DNA区段3 subunits mut H, L, S 错配修复错配修复大肠杆菌 DNA 甲基化位点 新合成的DNAMis-paired basesDNADNA突变突变 突变（Mutation） ：DNA碱基序列水平发生永久的 可遗传的改变称为突变。突变
10、体：携带突变的个体，群体或株系叫突变体。突变型：突变类型点突变(point mutation)： 移码突变(frame shift mutation)：突变的类型突变的类型1、碱基对的置换（substitution）转换(Transition)：最普通的一种点突变，指一种嘧啶被另一种嘧啶代替 ，一种嘌呤被另一种嘌呤代替。使GC对被AT对替换， 或者相反。颠换(Transversion)：另一种不常见的点突变，嘌呤被嘧啶代替或者相反 ，如AT对变成了TA、CG对。 2、移码突变（frameshift mutation）由碱基的缺失或插入造成。A GT CDNADNA突变的类型突变的类型-T-C-
11、G-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-转换-T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入A-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失T野生型基因-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-颠换碱基对的置换 (substitution)移码突变(framesshift mutation)编码区突编码区突变类型变类型突变同义突
12、变错义突变无义突变中性突变无声突变同同义突变义突变 Synonymous mutationSynonymous mutation虽然，DNA上碱基发生了变化，但仅仅是改变了某种氨基酸的同义密码子，基因表达的氨基酸序列不变，生物活性不变。 属于“无声突变”。38v e.g. 亮aa CUU CUA UUA 对应的DNA CTT CTA TTAe.g. 亮aa CUC CUG UUG 对应的DNA CTC CTG TTG错义突变(Missense mutation ）： 密码子的第一、二位碱基改变导致对应的aa改变 GAAGTA中中性突变性突变 Neutral mutationNeutral mu
13、tation虽然，DNA的碱基发生了改变， 但突变体的性状几乎不变，蛋白质 的活性几乎不变。 属于“错义突变”中的一种形式也属于“无声突变 ” Silent mutation。41无义突变无义突变 Nonsense mutationNonsense mutation因DNA上碱基的改变，或者碱基插 入、缺失造成移码现象，使原氨基酸 密码子变为终止密码子的过程。这种 突变会使得翻译过早的中断，表达的 蛋白质失去了活性。42移码突移码突变变 Frameshift mutationFrameshift mutation当DNA中插入或缺失核苷酸，或加入 嵌合剂时，造成阅读框的移动，使基 因转录的mR
14、NA三联密码改变，表达的 氨基酸序列面目全非，或部分改变， 或不表达,甚至造成生物致死（ Lethal）的现象。回回复突复突变变回复突变：基因第二次突变时，在第一次突变位点上 恢复成原来碱基的现象。这种几率在自然界很 小。 A-a a-A习惯上说的“回复突变”，确切地说是 “校 正突变”。基因校正基因校正基因的第二个位点突变，来 抑制第一个位点突变的表现型 效应。使第二次表现型恢复为 野生型、或成为有活性的突变 体。47校正方式：校正方式：基因内校正 （两次突变位点，在同一条染色体上。） 基因间校正 （两次突变位点，在不同染色体上。）48基因基因内校正内校正5 -CAGGACAACACTGCATGCCCAAATACTTTGGGTGA-3 3 -GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTATGAAACCCACT-5 5 -CAGGACAACACTGCATGCCCAAATAGTTTGGGTGA-3 3 -GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTATCAAACCCACT-5 5 -CAGGACAACACTGCATGCCCAAACAGTTTGGGTGA-3 3 -GTCCTGTTGTGACGTACGGGTTTGTCAAACCCACT-5 野生型+-第一次突变第二次突变 有几种情况 1.回复突变-2.同点抑制突变-3.异点抑制突变有活性的突变体+失活50基因内
