第三章突变和修复教学教材.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1第三章 突变和修复pTay-sachsp家族性白痴病（Tay-sachsdisease）:是因为在其细胞内缺乏氨基己糖脂酶，不能将神经节苷脂GM2加工成为GM3，结果大量的GM2累积在神经细胞中，导致中枢神经系统退化第一节 突变概述一、突变的定义：可以通过复制而遗传的DNA结构的任何永久性改变，称为突变相关概念：n突变体:携带突变的生物个体、群体或株系n突变基因野生型基因（没有发生突变的基因）n突变剂:引起突变的物理化学因素二、突变的分类多点突变碱基插入 insertion单点突变碱基缺失 deletionpointmutation碱基替代转换transition(Basemispairing)颠换transversion染色体畸变：染色体结构和数目的改变叫做染色体畸变（chromosomalaberration）当染色体畸变涉及到基因组中染色体套数的改变称为基因组突变 （genomemutation），即整倍数改变基因突变：发生在基因水平的突变称为基因突变（gamemutation），它涉及到基因的一个或多个序列的改变二、突变的分类(续)无声突变同义突变中性突变非条件型突变条件型突变：表现为条件致死。

也就是在许可条件下生长正常或接近正常，而在非许可条件下表现出病态或死亡其中，温度敏感型突变体研究得最多二、突变的分类(续)正向突变：Forward mutationsinactivateawild-typegene回复突变：back mutationAbackmutationreversestheeffectofamutationthathadinactivatedagene;thusitrestoreswildtype.true reversion（原位回复突变）回复突变Second-site reversionoccurswhenasecondmutationsuppressestheeffectofafirstmutation（第二点突变或抑制突变）二、突变的分类(续)自发突变（spontaneousmutatiow）突变率 是指在单位时间内某种突变发生的概率，即每代每对核苷的突变概率数或每代每个基因的突变概率突变频率是指在一个细胞群体或个体中，某种突变发生的数目，即每10万个生物中发生突变体的数目，或每百万个配子中突变的数目诱发突变（inducedmutation）第二节 突变剂一、碱基类似物： 能与互补链上的碱基生成H键配对，DNA聚合酶的校对功能不能察觉。

经常发生酮式和烯醇式的互变异构，在复制子代时引起配对性质的改变，如：5溴尿嘧啶（BU）酮式与A配对烯醇式与G配对第二节 突变剂（续）二、DNA分子上碱基的化学修饰：如亚硝酸可以在PH5的缓冲溶液中通过氧化作用，以氧代替腺嘌呤和胞嘧啶C6位置上的氨基，使腺嘌呤和胞嘧啶变成次黄嘌呤和尿嘧啶第二节 突变剂（续）三、嵌合剂的致突变作用：嵌合剂可以嵌合到DNA碱基对之间，使原来相邻的碱基对分开一定的距离使其在复制中引入一个新的碱基或缺失一个碱基，引起阅读框的改变如：吖啶类染料分子吖啶橙、原黄素等第二节 突变剂（续）四、转座成分的致突变作用：Insertionsarethemostcommontypeofmutation五、增变基因：增变基因的突变引起整个基因组突变率的明显上升如编码DNA聚合酶的各个基因，和修复相关酶的基因第二节 突变剂（续）六、紫外线和高能射线的致突变作用紫外线可以使胸腺嘧啶联会成二聚体电离辐射对生物分子损伤与自由基生成密切相关七、突变热点：第二节 突变剂（续）形成突变热点的最主要的原因是5甲基胞嘧啶的存在CMeTCU脱氨氧化第二节 突变剂（续）CU的错误可由尿嘧啶糖基酶系统修复CMeT的错误，修复系统的修复效率较低。

如果在新一轮复制前未能完成修复，则产生突变第三节 DNA的修复一、复制修复：1.尿嘧啶糖基酶系统：修复对象：掺入到DNA链的U（能与A配对，PolIII无法修复）修复过程：n糖苷水解酶特异性切除受损核苷酸上的N-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位点；nAP核酸内切酶把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，并移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA；nDNA聚合酶I合成新的片段，最终由DNA连接酶把两者连成新的被修复的DNA链第三节 DNA的修复（续）第三节 DNA的修复（续）2.错配修复系统使错配产生的突变率由108降低到1010或1011如何识别模板链和新生链？甲基化酶使GATC序列中的腺嘌呤甲基化：N6甲基腺嘌呤沿着新生链，有一个甲基化梯度，靠近复制叉处甲基化程度最小，亲本链上甲基化程度高而均一未甲基化的子代链上，包含错配碱基的DNA片段被切除并修复E.Coli中的错配修复系统：由mut基因编码在MutL二聚体的参与下，MutS二聚体与错配位点结合MutS包含两个DNA识别位点，一个识别错配位点，另一个识别位点不具有序列和结构的特异性伴随着ATP的水解，它在DNA上移动，直到遇上GATC位点MutS在移位的过程中同时与错配位点结合，形成一个环状结构。

GATC序列的识别使MutH核酸内切酶和MutSL结合核酸内切酶切开未甲基化的子代链，再在核酸外切酶作用下，从GATC位点到错配位点的DNA片段被降解由DNAPOLIII合成新链第三节 DNA的修复（续）二、损伤修复：1.光修复：（直接修复）胸腺嘧啶二聚体photolyase可见光（300600nm）单体第三节 DNA的修复（续）2.切除修复：p损伤发生后，首先由DNA切割酶（excinuclease）在已损伤的核苷酸5和3位分别切开磷酸糖苷键，产生一个由12-13个核苷酸（原核生物）或27-29个核苷酸（人类或其它高等真核生物）的小片段p移去小片段后由DNA聚合酶I（原核）或（真核）合成新的片段p由DNA连接酶完成修复中的最后一道工序切除修复3.重组修复：p损伤部位，复制酶无法通过p跳过，重新合成引物和DNAp子代链损伤处留下缺口p遗传重组，从完整母链上响应核酸酸序列移到子链缺口处p再合成序列补上母链缺口重组修复重组修复4.SOS修复细胞DNA受损或复制系统被抑制时产生的应急反应，SOS反应包括：溶原性细菌释放噬菌体；DNA损伤的修复效应和诱变效应；细胞分裂的抑制诱导的修复系统：避免差错的修复系统（errorfreerepair）倾向差错的修复系统（errorpronerepair）SOS诱导产生DNA聚合酶和V，它们不具有3核酸外切酶校正功能，于是在DNA链的损伤部位即使出现不配对碱基，复制仍能继续前进。

在此情况下允许错配可增加存活的机会4.SOS修复（续）pSOS反应由RecA蛋白和LexA蛋白相互作用引起nRecA被(相对分子质量为22700)称为辅蛋白酶(coprotease)，在有单链DNA和ATP存在时，RecA蛋白被激活而促进LexA自身的蛋白水解酶活性nLexA蛋白是许多基因的阻遏物，当它被RecA激活自身的蛋白水解酶活性后自我分解，使一系列SOS基因得以表达，其中包括：p紫外线损伤的修复基因uvrA，uvrB、uvrO(分别编码切除酶的亚基)，precA和LexA基因本身p编码单链结合蛋白的基因ssb，与噬菌体DNA整合有关的基因himAp与诱变作用有关的基因umuDC(编码DNA聚合酶V)和dinB(编码DNA聚合酶)p与细胞分裂有关的基因sulA、ruv和lon。