参与DNA复制的酶类及DNA复制的调控(论文资料).ppt

第三章 参与DNA复制的酶类及DNA复制的调控第一节第一节 参与参与DNADNA复制的酶类复制的酶类 DNADNA复制过程非常复杂，至少有复制过程非常复杂，至少有2020多种酶与蛋白质参与多种酶与蛋白质参与一、一、DNADNA聚合酶聚合酶(DNA polymerase)(DNA polymerase)( (一一) )作用机理作用机理 DNADNA聚合酶聚合酶催化催化4 4种脱氧核苷酸合成种脱氧核苷酸合成DNADNA，，即催化前一个脱氧即催化前一个脱氧核苷酸核苷酸3 3’’－－OHOH与后一个脱氧核苷酸与后一个脱氧核苷酸5 5’’－－P P之间形成之间形成3 3’’,5,5’’- -磷磷酸二酯键酸二酯键的反应，从而延长的反应，从而延长DNADNA链，链延伸方向为链，链延伸方向为5 5’’3 3’’，添，添加脱氧核苷酸的种类按碱基互补原则由模板加脱氧核苷酸的种类按碱基互补原则由模板DNADNA决定 DNADNA聚合酶需要互补于聚合酶需要互补于DNADNA模板上的模板上的一小段一小段RNARNA作引物作引物，由引，由引物提供物提供DNADNA合成时需要的第一个合成时需要的第一个3 3’’－－OHOH。

因此因此DNADNA聚合酶需要的聚合酶需要的条件包括条件包括4 4种种dNTPdNTP底物、底物、MgMg2 2＋＋、、模板模板DNADNA和引物（图和引物（图3-13-1） 图图3-1 DNA3-1 DNA聚合酶的催化作用聚合酶的催化作用 DNADNA聚合酶聚合酶与与3 3’’－－OHOH端周围的端周围的单链单链DNADNA模板模板结合，结合，若进入的脱氧核苷酸的碱基与模板配对，该底物则结合到酶的若进入的脱氧核苷酸的碱基与模板配对，该底物则结合到酶的三磷酸结合部位上三磷酸结合部位上 在聚合酶催化下，引物链的在聚合酶催化下，引物链的3 3’’－－OHOH对底物的对底物的5 5’’－－P P进行进行亲核攻击亲核攻击，释出焦磷酸根，形成，释出焦磷酸根，形成磷酸二酯键磷酸二酯键，新生链由此延长，新生链由此延长一个核苷酸一个核苷酸，酶沿着模板链向前移动一个核苷酸距离酶沿着模板链向前移动一个核苷酸距离 如此重复，直至酶到达模板终点在体内释放的焦磷酸被如此重复，直至酶到达模板终点在体内释放的焦磷酸被焦磷酸酶水解，使反应平衡趋向焦磷酸酶水解，使反应平衡趋向DNADNA合成合成. .　　　　2005年年12月月《《Science》》报道了报道了DNA聚合酶高保真机理聚合酶高保真机理的新的新发现。

高保真聚合酶除具有广为人知的发现高保真聚合酶除具有广为人知的校正功能校正功能外外,最近实验进最近实验进一步表明一步表明, 由不能及时校正或难于纠正的由不能及时校正或难于纠正的错配碱基引发错配碱基引发“关闭关闭” DNA聚合反应聚合反应的效应的效应, 同样保证了同样保证了DNA聚合反应终产物纯度聚合反应终产物纯度　　　　高保真聚合酶这一高保真聚合酶这一“关闭关闭” DNA聚合反应聚合反应的能力的能力, 促成促成其其与与耐外切酶消化耐外切酶消化3’末端敏感区碱基特异性末端敏感区碱基特异性引物引物共同构成一个共同构成一个SNP敏感性敏感性纳米级复合分子纳米级复合分子“开开/关关”，，高保真聚合酶分子中相距三高保真聚合酶分子中相距三纳米纳米聚合中心聚合中心和和3’端敏感区端敏感区→ 5’端敏感区外切酶酶解中心端敏感区外切酶酶解中心则既则既合作又独立地起到了复合分子开关中合作又独立地起到了复合分子开关中“开开”和和“关关”的效能的效能:对对配对的引物，则直接在该酶聚合中心进行聚合反应，即配对的引物，则直接在该酶聚合中心进行聚合反应，即“开开”的效应的效应；；　　　而对于　　　而对于3’ 末端敏感区错配的引物末端敏感区错配的引物，则从该酶聚合中心转，则从该酶聚合中心转移至移至3’末端敏感区末端敏感区→ 5’ 末端敏感区外切酶酶解中心，由于引物末端敏感区外切酶酶解中心，由于引物修饰了修饰了3’ 末端敏感区耐外切酶的特点，继而出现了一种长时间末端敏感区耐外切酶的特点，继而出现了一种长时间无酶解产物的酶解过程，最后因酶聚合中心空转而无酶解产物的酶解过程，最后因酶聚合中心空转而“关关”闭闭DNA聚合反应，即聚合反应，即“关关”的效应的效应。

          这一新的这一新的复合分子复合分子“开开/关关”在很大程度上满足了后基因在很大程度上满足了后基因时代对时代对SNP分析的要求该分析的要求该SNP分子开关的应用分子开关的应用, 使基因诊断使基因诊断提高到单碱基水平同时提高到单碱基水平同时, 利用该方法通过利用该方法通过SNP对基因组扫描对基因组扫描, 在单基因遗传病病因研究及法医学鉴定上具有很强的理论和实在单基因遗传病病因研究及法医学鉴定上具有很强的理论和实用价值　　　　2006年年7月月《《Nature》》报道报道新发现突变相关的新发现突变相关的DNA聚合聚合酶酶(Pol)可能导致可能导致DNA复制保真度下降而参与突变形成复制保真度下降而参与突变形成　　除人细胞中已知的　　除人细胞中已知的5种种Pol，，Polα、、β、、γ、、δ、、ε，，Polα、、β的复制保真度很低可能在遗传不稳定形成中有作用近两的复制保真度很低可能在遗传不稳定形成中有作用近两年来，据原核和低等真核细胞年来，据原核和低等真核细胞复制后修复复制后修复(PRR)途径的研究成途径的研究成果，在人细胞中克隆了果，在人细胞中克隆了5个新的个新的Pol:Pol ζ、、η、、θ、、ι和和Rev1编编码蛋白码蛋白。

 　　大肠杆菌　　大肠杆菌SOS反应中的非定标性突变的发生与反应中的非定标性突变的发生与dinB基因基因有关DinB蛋白有蛋白有Pol活性活性(Pol Ⅳ)，，无无3’→5’校读功能校读功能高表达时可导致非定标性突变明显升高达上千倍无损伤模板表达时可导致非定标性突变明显升高达上千倍无损伤模板掺入错误率达掺入错误率达10-3～～10-4；大肠杆菌跨损伤；大肠杆菌跨损伤DNA合成依赖于合成依赖于UmuD’2C复合体，其中介导的途径通常是易误性的，它的突复合体，其中介导的途径通常是易误性的，它的突变引起诱发突变频率的抑制　　变引起诱发突变频率的抑制　　　　　　UmuD’2C复合体也具有复合体也具有Pol活性活性(称为称为Pol V)它在损伤或它在损伤或未损伤未损伤DNA模板皆表现为高度易误性，能有效跨越模板皆表现为高度易误性，能有效跨越DNA上无碱上无碱基部位基部位(abasic site)并优先插入一个腺嘌呤　　并优先插入一个腺嘌呤　　　　酿酒酵母　　酿酒酵母PRR途径有三个独立旁路途径有三个独立旁路(一个易误，两个无误一个易误，两个无误)基因基因REV1、、REV3和和REV7与易误性旁路有关。

其中与易误性旁路有关其中Rev3和和Rev7蛋白构成蛋白构成Polζ，，Rev1蛋白为有蛋白为有DNA模板指导的模板指导的dCMP转移转移酶活性，因此也是一种酶活性，因此也是一种Pol　　在芽生酵母中的　　在芽生酵母中的两条无误两条无误PRR途径依赖途径依赖RAD5和和RAD30基基因RAD30基因与大肠杆菌的基因与大肠杆菌的DinB和和UmuC和酿酒酵母中的和酿酒酵母中的Rev1基因同源它可在基因同源它可在DNA合成时在嘧啶二聚体的对面正确掺合成时在嘧啶二聚体的对面正确掺入两个腺嘌呤它是一个保真度很低的入两个腺嘌呤它是一个保真度很低的Pol，其掺入差错率高达，其掺入差错率高达10-2到到10-3　　       　这些与　这些与突变形成密切相关的突变形成密切相关的Pol在人细胞中都找到了相在人细胞中都找到了相应的同源物基因，与酵母中的应的同源物基因，与酵母中的REV3同源的同源的hREV3编码的编码的Polζ以及与以及与Rev1同源的基因；与大肠杆菌中的同源的基因；与大肠杆菌中的DinB和酵母和酵母RAD30同源的同源的hDinB基因编码基因编码Polθ；与大肠杆菌；与大肠杆菌UmuC和酵母和酵母RAD30同源的同源的hRAD30基因编码基因编码Polη、另一与酵母、另一与酵母RAD30同源的同源的hRAD30B编码的编码的Polι。

已证明着色性干皮病变型已证明着色性干皮病变型(XPV)系系Po1η的突变所致的突变所致　　这些新发现的　　这些新发现的Pol，可能与诱发的细胞遗传不稳定的形成，可能与诱发的细胞遗传不稳定的形成有关我们证明用反义核酸技术阻断有关我们证明用反义核酸技术阻断Polζ表达的细胞系表达的细胞系MNNG诱发的非定标性突变的频率减低诱发的非定标性突变的频率减低 ( (二二) )原核生物原核生物DNADNA聚合酶聚合酶 在大肠杆菌体内发现了三类在大肠杆菌体内发现了三类DNADNA聚合酶，根据发现时间顺聚合酶，根据发现时间顺序分别命名为序分别命名为DNADNA聚合酶聚合酶ⅠⅠ、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ1.DNA1.DNA聚合酶聚合酶I I 大肠杆菌大肠杆菌DNADNA聚合酶聚合酶I I是第一个被鉴定的是第一个被鉴定的DNADNA聚合酶，它由聚合酶，它由polApolA基因座编码，是一个基因座编码，是一个103kD103kD的单链多肽每个大肠杆菌细的单链多肽每个大肠杆菌细胞中约有胞中约有400400个分子个分子DNADNA聚合酶聚合酶I I 当底物和模板存在时，聚合酶当底物和模板存在时，聚合酶I I可使脱氧核糖核苷酸依次可使脱氧核糖核苷酸依次加到具有加到具有3 3’’-OH-OH末端的多核苷酸链上。

它的催化需要引物链末端的多核苷酸链上它的催化需要引物链（（DNADNA或或RNARNA链）的存在在链）的存在在37℃37℃条件下，每分子条件下，每分子DNADNA聚合酶聚合酶I I每每分钟中催化约分钟中催化约10001000个核苷酸个核苷酸的聚合 DNADNA聚合酶聚合酶I I是一个多功能酶，它可以催化以下的反应：是一个多功能酶，它可以催化以下的反应：（（1 1））DNADNA链沿链沿5 5’’→3→3’’方向延长（方向延长（DNADNA聚合酶活性）聚合酶活性）2 2）从）从3 3’’端水解端水解DNADNA链（链（3 3’’→5→5’’核酸外切酶活性）核酸外切酶活性） （（3 3）从）从5 5’’端水解端水解DNADNA链（链（5 5’’→3→3’’核酸外切酶活性）核酸外切酶活性）4 4）具有很强的校对功能（）具有很强的校对功能（ 3 3’’→5→5’’核酸外切酶活性）核酸外切酶活性） （（5 5）有切口平移功能（）有切口平移功能（5 5’’→3→3’’核酸外切酶活性）核酸外切酶活性） 用蛋白水解酶将用蛋白水解酶将DNADNA聚合酶聚合酶I I作有限水解，可得到分子量作有限水解，可得到分子量68kD68kD和和36kD36kD的两个片段。

的两个片段 较大的断裂产物（较大的断裂产物（68kD68kD）叫）叫KlenowKlenow片段片段，在体外它可催化，在体外它可催化DNADNA的合成反应，的合成反应，KlenowKlenow片段有片段有DNADNA聚合酶活性聚合酶活性和和3 3’’→5→5’’核酸核酸外切酶外切酶活性，两种活性分别处于片段的不同区域活性，两种活性分别处于片段的不同区域 C C端的端的2/32/3片段具有聚合酶活性，片段具有聚合酶活性，N N端的端的1 1／／3 3片段有核酸外片段有核酸外切酶活性，在蛋白质中，两个活性位点的距离为切酶活性，在蛋白质中，两个活性位点的距离为3nm3nm，，表明碱表明碱基的加入和去除功能在空间上是分开的基的加入和去除功能在空间上是分开的 小片段（小片段（35kD35kD）有）有5 5’’→3→3’’核酸外切酶活性核酸外切酶活性，可以切除少，可以切除少量的核苷酸，一次最多切除量的核苷酸，一次最多切除10 10 个硷基 该酶在该酶在切除由紫外线照射而形成嘧啶二聚体切除由紫外线照射而形成嘧啶二聚体中起重要作用，中起重要作用，在在DNADNA的半不连续合成中，的半不连续合成中，冈崎片段冈崎片段5 5’’- -端端RNARNA引物的切除引物的切除可能可能也依赖于该外切酶，小亚基的外切酶活性和大亚基的聚合校对也依赖于该外切酶，小亚基的外切酶活性和大亚基的聚合校对功能协同作用，使功能协同作用，使DNADNA聚合酶聚合酶I I在体外具有从在体外具有从切口处起始复制切口处起始复制的的独特能力，而其他独特能力，而其他DNADNA聚合酶不具备这种能力。

聚合酶不具备这种能力 在在双链双链DNADNA的磷酸二酯键断裂的磷酸二酯键断裂处，处，DNADNA聚合酶聚合酶I I可延伸可延伸3 3’’末末端，合成新的端，合成新的DNADNA片段后，片段后，DNADNA聚合酶聚合酶I I可置换双螺旋可置换双螺旋中已有的中已有的同源链 置换出的同源链被置换出的同源链被5 5’’→3→3’’核酸外切酶降解除部分片段核酸外切酶降解除部分片段被新合成的材料取代且缺口位置沿双螺旋移动外，被新合成的材料取代且缺口位置沿双螺旋移动外，DNADNA性质没有性质没有任何改变任何改变 该反应在实践中很有意义，体外的该反应在实践中很有意义，体外的切口移位切口移位是在是在DNADNA分子上分子上引入放射性标记核苷酸的重要技术，在体内，引入放射性标记核苷酸的重要技术，在体内，5 5’’→3→3’’聚合酶聚合酶合成活性和合成活性和3 3’’→5→5’’核酸外切酶活性主要用来填充核酸外切酶活性主要用来填充DNADNA双链中短双链中短的单链区域，复制过程中或从的单链区域，复制过程中或从DNADNA中切除受损的硷基后会产生这中切除受损的硷基后会产生这些单链区域。

些单链区域2.DNA2.DNA聚合酶聚合酶IIII DNA DNA聚合酶聚合酶IIII是一条分子量为是一条分子量为120KD120KD的多肽链该酶活性很的多肽链该酶活性很低，只有低，只有DNADNA聚合酶聚合酶I I的的5 5％它也以％它也以4 4种脱氧核苷酸为底物，按种脱氧核苷酸为底物，按5 5’’→3→3’’方向合成方向合成DNADNADNADNA聚合酶聚合酶IIII具有具有3 3’’→5→5’’核酸外切酶核酸外切酶活性，但无活性，但无5 5’’→3→3’’外切酶活性它在外切酶活性它在DNADNA修复中起一定作用修复中起一定作用3.DNA3.DNA聚合酶聚合酶IIIIII 尽管细菌中存在大量的尽管细菌中存在大量的DNADNA聚合酶聚合酶I I，，但它并不是复制的主但它并不是复制的主要酶在polApolA的突变型中，复制仍可继续进行的突变型中，复制仍可继续进行 目前，目前，DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII（（PolIIIPolIII））被认为是真正负责大肠杆被认为是真正负责大肠杆菌细胞内菌细胞内DNADNA合成的复制酶。

合成的复制酶 DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII是多个亚基组成的蛋白质，细胞中含量很少，是多个亚基组成的蛋白质，细胞中含量很少，在每个细胞中只有在每个细胞中只有1010～～2020个拷贝的全酶个拷贝的全酶 PolIIIPolIII全酶由全酶由αα、、ββ、、γγ、、δδ、、εε、、θθ、、ττ、、δδ’’、、χχ、、ψ10ψ10种不同的亚基组成，至少含种不同的亚基组成，至少含3 3种重要的酶活性种重要的酶活性  核心聚合酶（核心聚合酶（core polymerasecore polymerase）由）由αα、、εε、、θθ三种亚基三种亚基组成，组成，其中其中αα亚基亚基分子量为分子量为130kD130kD，由，由dnaEdnaE编码，具有编码，具有5 5’’→3→3’’的聚合活性，每秒可以合成的聚合活性，每秒可以合成8 8个核苷酸个核苷酸 εε亚基亚基具有具有3 3’’→5→5’’核酸外切酶的校对功能核酸外切酶的校对功能，由，由dnaQdnaQ编码编码合成在体内合成在体内εε亚基基本功能是保证复制的忠实性，这可由亚基基本功能是保证复制的忠实性，这可由dnaQdnaQ突变体的表型所证实，在细菌株中突变发生的概率增加了突变体的表型所证实，在细菌株中突变发生的概率增加了10001000倍。

倍εε亚基常与亚基常与αα亚基形成一个紧密的亚基形成一个紧密的1 1：：l l复合物，协同复合物，协同发挥功能发挥功能 细胞中大约有细胞中大约有4040分子核心酶分子核心酶，其中只有一半被组装到全酶，其中只有一半被组装到全酶中中, ,核心酶活性较低，以大约核心酶活性较低，以大约每秒每秒2020个核苷酸个核苷酸的速度合成的速度合成DNADNA  ββ二聚体：二聚体：ββ亚基是以二聚体的形式存在，在复制过程中亚基是以二聚体的形式存在，在复制过程中ββ二聚体环绕着二聚体环绕着DNADNA，，并能在并能在DNADNA上自由滑动，上自由滑动，构成一个滑动钳构成一个滑动钳 滑动钳可把全酶束缚在滑动钳可把全酶束缚在DNADNA模板上，从而保证高度的进行性，模板上，从而保证高度的进行性，当当polpolⅢⅢ结合结合ββ钳时，全酶的进行性可从每次聚合钳时，全酶的进行性可从每次聚合1010个核苷酸提个核苷酸提高到每次聚合高到每次聚合5000050000个核苷酸，聚合反应速度从每秒个核苷酸，聚合反应速度从每秒2020个核苷酸个核苷酸上升到每秒上升到每秒750750个核苷酸，因此个核苷酸，因此ββ钳的存在对大肠杆菌染色体高钳的存在对大肠杆菌染色体高效复制是十分重要的，效复制是十分重要的，ββ亚基可以很容易从全酶中脱离。

亚基可以很容易从全酶中脱离 与核心酶相比，在细胞中与核心酶相比，在细胞中ββ亚基含量很丰富亚基含量很丰富，大约每个细，大约每个细胞中含胞中含300300个二聚体个二聚体  γγ复合物：复合物：γγ复合物（复合物（γcomplexγcomplex）是）是ββ滑动钳的载体滑动钳的载体, ,可帮助可帮助ββ滑动钳结合到滑动钳结合到DNADNA上γγ复合物含有复合物含有5 5个不同亚基个不同亚基，，形成一种化学计量为形成一种化学计量为γ2δ1δγ2δ1δ’’1χ1ψ11χ1ψ1的结构δδ和和δδ’’亚基是由不同基因编码产生的不同蛋白质亚基是由不同基因编码产生的不同蛋白质γγ复合物有依赖复合物有依赖DNADNA的的ATPATP酶活性 ββ二聚体自己并不能组装到二聚体自己并不能组装到DNADNA上上 ，它是，它是通过通过γγ复合物复合物与与ATPATP协同作用协同作用催化催化ATPATP的水解而组装到的水解而组装到DNADNA上 DNADNA聚合酶聚合酶ⅠⅠ、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ均具有均具有5 5’’3 3’’聚合酶活性和聚合酶活性和3 3’’5 5’’核酸外切酶活性核酸外切酶活性，因此在合成，因此在合成DNADNA时，能识别和切时，能识别和切除不配对的引物末端，起着严格校对作用，以保证复制的真除不配对的引物末端，起着严格校对作用，以保证复制的真实性。

实性 DNADNA聚合酶聚合酶ⅠⅠ的特别之处在于它具有的特别之处在于它具有5 5’’3 3’’外切酶活性外切酶活性这种活性只作用于双链这种活性只作用于双链DNADNA，从，从5 5’’- -端切除寡核苷酸由于它能端切除寡核苷酸由于它能跳过几个核苷酸起作用，因此跳过几个核苷酸起作用，因此能切除由紫外线照射形成的胸腺能切除由紫外线照射形成的胸腺嘧啶二聚体，参与嘧啶二聚体，参与DNADNA损伤的修复损伤的修复 DNADNA聚合酶聚合酶ⅠⅠ能催化能催化切口平移和链置换切口平移和链置换反应反应, ,双链双链DNADNA的一条的一条链发生断裂，出现切口，链发生断裂，出现切口，DNADNA聚合酶聚合酶ⅠⅠ与切口结合，其与切口结合，其5 5’’3 3’’外切酶活性与聚合作用同时发生即它一边催化外切酶活性与聚合作用同时发生即它一边催化3 3’’-OH-OH与三磷与三磷酸核苷酸产生聚合反应，一边在酸核苷酸产生聚合反应，一边在5 5’’端逐一水解核苷酸，切口就端逐一水解核苷酸，切口就沿着沿着DNADNA链从链从5 5’’3 3’’方向移动这种移动称为方向移动这种移动称为切口平移切口平移（（nick nick translationtranslation）（图）（图3-23-2）。

 图图3-2 DNA3-2 DNA聚合酶聚合酶I I的切口平移的切口平移  如果选择合适的实验条件，使聚合作用发生在单链切口如果选择合适的实验条件，使聚合作用发生在单链切口处而不同时出现处而不同时出现5 5’’3 3’’外切酶活性，这种延伸中的链就置外切酶活性，这种延伸中的链就置换了亲链，即所谓换了亲链，即所谓链置换反应链置换反应，这被认为是遗传重组机制中，这被认为是遗传重组机制中的一个重复步骤的一个重复步骤 在迄今所知的大肠杆菌聚合酶中，唯有在迄今所知的大肠杆菌聚合酶中，唯有DNA DNA polpolⅠⅠ能独立能独立地进行链置换反应其它链置换反应中，需要辅助蛋白，并地进行链置换反应其它链置换反应中，需要辅助蛋白，并裂解裂解ATPATP为解螺旋提供能量为解螺旋提供能量 利用切口平移反应，可获得标记的利用切口平移反应，可获得标记的DNADNA探针 将将DNADNA聚合酶聚合酶ⅠⅠ、带有切口的双链、带有切口的双链DNADNA分子以及放射性标记分子以及放射性标记的三磷酸脱氧核糖核苷一起反应，可合成带有放射性标记的的三磷酸脱氧核糖核苷一起反应，可合成带有放射性标记的DNADNA探针，而同时降解未被标记的探针，而同时降解未被标记的DNADNA。

DNADNA聚合酶聚合酶ⅡⅡ在在DNADNA损伤时表达增加，还参与损伤时表达增加，还参与SOSSOS修复反应，修复反应，能以损伤的能以损伤的DNADNA链为模板合成新生链这种特性易于造成链为模板合成新生链这种特性易于造成DNADNA的的永久突变永久突变 表表3-13-1总结了原核生物三种总结了原核生物三种DNADNA聚合酶的特性和功能聚合酶的特性和功能表表3-1 3-1 原核生物原核生物DNADNA聚合酶性质比较聚合酶性质比较( (三三) )真核生物真核生物DNADNA聚合酶聚合酶 真核生物中现已发现五种真核生物中现已发现五种DNADNA聚合酶，分别命名为聚合酶，分别命名为 . . . . . . . . 等 它们的基本性质与原核生物它们的基本性质与原核生物DNADNA聚合酶相似，其活性依聚合酶相似，其活性依赖于带有赖于带有3 3’’－－OHOH的引物、的引物、DNADNA模板和模板和4 4种种dNTPdNTP表3-23-2列出了列出了真核生物真核生物DNADNA聚合酶的基本特性和功能聚合酶的基本特性和功能。

  DNA聚合酶聚合酶                                                                       催化催化亚基分子量基分子量 103 16.5              4.0          14.0      12.5          25.5相关亚基分子量相关亚基分子量 1037.0(调节亚基调节亚基) 未知未知       4.8      未知未知5.8~4.8(引发酶亚基引发酶亚基)胞内定位胞内定位 胞核胞核              胞核胞核       线粒体线粒体      胞核胞核        胞胞核核内在的聚合内在的聚合酶酶活性活性  中等中等                低低           高高            低低             高高3‘‘5’’外切酶活性外切酶活性   --                       --           +           +                +引引发酶酶活性活性   +                        --           －－          --              --                     复制的保真性复制的保真性  高高                   低低           高高          高高               高高功能功能起始引起始引发  DNA碱基碱基     线粒体粒体   延伸延伸DNA链   补平引物切除平引物切除表表3-2 3-2 真核生物真核生物DNADNA聚合酶性质总结聚合酶性质总结二、真核生物二、真核生物DNADNA聚合酶附属蛋白聚合酶附属蛋白 利用利用SV40SV40体外复制系统，已相继鉴定出一些真核生物体外复制系统，已相继鉴定出一些真核生物DNADNA聚合酶附属蛋白。

主要有增殖细胞核抗原（聚合酶附属蛋白主要有增殖细胞核抗原（PCNAPCNA），），复制因复制因子子C C（（RFCRFC）、）、识别引物的识别引物的PRP1PRP1和和PRP2PRP2蛋白以及聚合酶蛋白以及聚合酶 相关因相关因子（子（AAFAAF））等 1.PCNA1.PCNA是是DNApolDNApol 的附属蛋白的附属蛋白 能极大地促进能极大地促进DNApolDNApol 的合成活性其分子量为的合成活性其分子量为3636 10103 3已在人、大鼠、小鼠、果蝇、酵母等生物中克隆了已在人、大鼠、小鼠、果蝇、酵母等生物中克隆了PCNAPCNA的基的基因它们的氨基酸序列有较高同原性，结构也相当保守它们的氨基酸序列有较高同原性，结构也相当保守 PCNAPCNA可能是通过与可能是通过与RFCRFC和和ATPATP自由结合到引物末端，或通自由结合到引物末端，或通过过ATPATP非依赖方式滑动到引物末端而增强非依赖方式滑动到引物末端而增强DNApolDNApol 的催化效率的催化效率最近有研究表明，最近有研究表明，PCNAPCNA在在DNADNA的切除修复中起一定作用。

的切除修复中起一定作用2.RFC2.RFC是一个多亚基复合物是一个多亚基复合物 因细胞类型的不同，因细胞类型的不同，RFCRFC亚基数也从亚基数也从3 3个到个到7 7个不等140140 10103 3的大亚基识别的大亚基识别DNADNA模板－引物，模板－引物，4040 10103 3小亚基结合小亚基结合ATP,RFCATP,RFC在体外在体外能增强能增强DNApolDNApol 和和 的活性RFCRFC结合到引物末端并通过结合到引物末端并通过DNADNA刺激的刺激的ATPaseATPase活性与活性与PCNAPCNA结合形成一个引物识别复合物此复合物对结合形成一个引物识别复合物此复合物对DNApolDNApol 的亲和力高而与的亲和力高而与DNApolDNApol 的亲和力低的亲和力低3.PRP13.PRP1和和PRP2PRP2是两个引物识别蛋白是两个引物识别蛋白 分子量分别为分子量分别为3636 10103 3和和4343 10103 3，它们降低引物末端的，它们降低引物末端的KmKm，使，使DNApolDNApol 与模板－引物末端的亲和力增加与模板－引物末端的亲和力增加2020－－3030倍，从而促进倍，从而促进DNApolDNApol 的活性。

的活性4.AAF4.AAF是模板亲和蛋白是模板亲和蛋白 AAFAAF由两个亚基组成，分子量分别为由两个亚基组成，分子量分别为132132 10103 3和和4444 10103 3它是一种模板亲和蛋白，有促进一种模板亲和蛋白，有促进DNApolDNApol －－引发酶利用未经引发的模引发酶利用未经引发的模板，作为一种板，作为一种DNApolDNApol －－引发酶的活化因子，引发酶的活化因子，AAFAAF辅助它们在后随辅助它们在后随链上的催化活性链上的催化活性 三、三、DNADNA引物酶引物酶 E-coliE-coli的引物酶由的引物酶由DnaGDnaG基因编码，合成的引物是基因编码，合成的引物是pppACpppAC（（N N））7-107-10真核生物引物酶是由真核生物引物酶是由48X1048X103 3和和58X1058X103 3二个亚二个亚基组成的异源二聚体，与基组成的异源二聚体，与DNApolDNApol 形成紧密复合物，合成的形成紧密复合物，合成的引物为引物为pppApppA（（N N））1010，，其特点是缓慢起始，快速聚合及在其特点是缓慢起始，快速聚合及在DNApolDNApol 起始合成前准确终止。

起始合成前准确终止 四、四、DNADNA连接酶连接酶 DNADNA连接酶催化冈崎片段间磷酸二酯键的形成连接酶催化冈崎片段间磷酸二酯键的形成, ,不同于聚合不同于聚合酶的催化反应当酶的催化反应当DNADNA双链中的一条单链是完整的，双链中的一条单链是完整的，DNADNA连接酶连接酶能催化另一条链的相邻能催化另一条链的相邻5 5’’－－P P与与3 3’’－－OHOH之间形成之间形成3 3’’,5,5’’- -磷磷酸二酯键，且偶联酸二酯键，且偶联NADNAD＋（＋（原核生物）或原核生物）或ATPATP（（真核生物）的水真核生物）的水解（图解（图 3-33-3）图图3-3 3-3 连接酶连接模板链上相邻两个片段的切口连接酶连接模板链上相邻两个片段的切口  DNADNA连接酶除了可以闭合双链连接酶除了可以闭合双链DNADNA中的单链切口，还可闭合中的单链切口，还可闭合RNARNA－－DNADNA杂交体双链中的单链切口，但不能闭合双链杂交体双链中的单链切口，但不能闭合双链RNARNA中的中的单链切口在有过量单链切口在有过量ATPATP存在时，存在时，T4T4噬菌体连接酶可连接平头噬菌体连接酶可连接平头双链双链DNADNA，，但大肠杆菌连接酶不能催化这种连接反应。

但大肠杆菌连接酶不能催化这种连接反应 原核生物大多只有原核生物大多只有一种形式连接酶一种形式连接酶，真核生物则有，真核生物则有多种形多种形式连接酶式连接酶不同形式连接酶的催化特性，对底物及不同形式连接酶的催化特性，对底物及ATPATP亲和力亲和力以及对细胞增殖的作用均有所不同以及对细胞增殖的作用均有所不同 DNADNA连接酶的催化性质，决定了该酶在连接酶的催化性质，决定了该酶在DNADNA复制中的重要地复制中的重要地位，它的作用还涉及到位，它的作用还涉及到DNADNA修复和重组以及修复和重组以及DNADNA重组技术重组技术五、与五、与DNADNA解旋和解链有关的酶解旋和解链有关的酶 在双链在双链DNADNA复制过程中，由于复制叉的移动速度快（原核复制过程中，由于复制叉的移动速度快（原核生物为生物为1000bp/s,1000bp/s,真核生物为真核生物为100bp/s100bp/s），），DNADNA双螺旋不断解开，双螺旋不断解开，在复制叉前方的在复制叉前方的DNADNA双链会出现过度的正超螺旋甚至打结现象，双链会出现过度的正超螺旋甚至打结现象，阻碍阻碍DNADNA的继续复制，生物体依靠一系列的继续复制，生物体依靠一系列DNADNA解旋解链酶，不断解旋解链酶，不断消除产生的正超螺旋，保证复制的进行。

消除产生的正超螺旋，保证复制的进行 (一一)DNA)DNA螺旋酶（螺旋酶（DNA DNA helicasehelicase）） 也称也称DNADNA解旋蛋白（解旋蛋白（DNA unwinding proteinDNA unwinding protein）它的作用它的作用是催化双螺旋是催化双螺旋DNADNA的解旋和解链该过程需水解的解旋和解链该过程需水解ATPATP提供能量提供能量（打开一个（打开一个ATAT对约需对约需5KJ.mol-15KJ.mol-1，，打开一个打开一个GCGC对约需对约需21KJ.mol-21KJ.mol-1 1） 从大肠杆菌分离得到从大肠杆菌分离得到数种数种DNADNA螺旋酶螺旋酶，分别称为螺旋酶，分别称为螺旋酶ⅠⅠ、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ和和reprep蛋白等蛋白等, ,后三者与大肠杆菌后三者与大肠杆菌DNADNA复制有关复制有关 在复制过程中，螺旋酶在复制过程中，螺旋酶ⅡⅡ、、ⅢⅢ沿着后随链模板，从沿着后随链模板，从5 5’’3 3’’方向移动，促使复制叉向前延伸，而方向移动，促使复制叉向前延伸，而reprep蛋白蛋白是沿着是沿着前导链模板，以前导链模板，以3 3’’5 5’’方向向前移动，促进双链不断解开。

方向向前移动，促进双链不断解开 在真核生物中也发现在真核生物中也发现多种螺旋酶多种螺旋酶，如从小牛胸腺中分离到，如从小牛胸腺中分离到8 8种螺旋酶，但有关其作用机制及其在种螺旋酶，但有关其作用机制及其在DNADNA复制中所起的确切作复制中所起的确切作用仍不清楚用仍不清楚 现在正试图克隆和表达螺旋酶的基因，分析它的结构并研现在正试图克隆和表达螺旋酶的基因，分析它的结构并研究其是否细胞存活所必需，研究其是否受细胞周期调控以及在究其是否细胞存活所必需，研究其是否受细胞周期调控以及在复制叉模型中的作用复制叉模型中的作用( (二二) )拓扑异构酶（拓扑异构酶（TopoTopo merasemerase）） 在原核和真核生物中都发现二类拓扑异构酶（在原核和真核生物中都发现二类拓扑异构酶（ⅠⅠ和和ⅡⅡ）原核生物中与复制有关的主要是原核生物中与复制有关的主要是TopoTopoⅡⅡ，，又称又称DNADNA回旋酶回旋酶（（DNA DNA gyrasegyrase），），原核生物原核生物TopoTopoⅠⅠ可能与转录有关可能与转录有关。

DNADNA回旋酶的作用回旋酶的作用是在水解是在水解ATPATP的同时使松驰态环状的同时使松驰态环状DNADNA转变转变为负超螺旋为负超螺旋DNADNA这种作用很复杂，涉及三个步骤：这种作用很复杂，涉及三个步骤：（（1 1））DNADNA回旋酶首先与回旋酶首先与DNADNA结合，结合，并使环状并使环状DNADNA扭曲而形成一扭曲而形成一““右手结右手结””结构这个作用是形成一个稳定的正超螺旋（以结构这个作用是形成一个稳定的正超螺旋（以““＋＋””表示），同时又引入一个负超螺旋（以表示），同时又引入一个负超螺旋（以““－－””表示）（（2 2）然后）然后DNADNA回旋酶在右手结的背后打断双链回旋酶在右手结的背后打断双链DNADNA，，并穿到另并穿到另一条链前面，这样就将右手性正超螺旋变为左手性负超螺旋一条链前面，这样就将右手性正超螺旋变为左手性负超螺旋3 3））最后断点再连接起来最后断点再连接起来这个过程需这个过程需ATPATP水解供能；引入的水解供能；引入的负超螺旋能使打开碱基对所需的能量降低约负超螺旋能使打开碱基对所需的能量降低约4.1KJ.mol-1,4.1KJ.mol-1,利于利于DNADNA解链复制（图解链复制（图3-43-4）） 。

图图3-4 3-4 拓扑异构酶的催化作用拓扑异构酶的催化作用 真核生物中真核生物中TopoTopoⅠⅠ和和ⅡⅡ均与复制有关均与复制有关TopoTopoⅠⅠ不需消耗不需消耗ATPATP，，其酪氨酸残基能与其酪氨酸残基能与DNA 3DNA 3’’－－P P基团形成共价结合的中间产物，基团形成共价结合的中间产物，它能使负或正超螺旋变为松驰态它能使负或正超螺旋变为松驰态 TopoTopoⅡⅡ需要需要ATPATP供能供能，它不仅参与，它不仅参与DNADNA复制，还促进两个子复制，还促进两个子代分子分离代分子分离 真核生物真核生物TopoTopoⅠⅠ无论在细胞增殖期还是在静止期，都维持无论在细胞增殖期还是在静止期，都维持在在较高较高水平，与细胞生长速率无关而水平，与细胞生长速率无关而TopoTopoⅡⅡ水平在细胞增殖水平在细胞增殖期比在细胞静止期期比在细胞静止期高高100100倍以上  令人感兴趣的是令人感兴趣的是TopoTopoⅡⅡ在肿瘤细胞水平很高，与其增在肿瘤细胞水平很高，与其增殖潜能相平行殖潜能相平行 有人从中得到启发，正在有人从中得到启发，正在研究研究TopoTopoⅡⅡ的抑制剂，观察的抑制剂，观察它在肿瘤治疗中的效果。

它在肿瘤治疗中的效果 TopoTopoⅡⅡ与与TopoTopoⅠⅠ的另一不同之处在于的另一不同之处在于它独特地沿着染色它独特地沿着染色体分布，与染色体结构、压缩及核基质组成有关体分布，与染色体结构、压缩及核基质组成有关( (三三) )单链结合蛋白单链结合蛋白( (Single-strand Binding protein,SSB）） SSBSSB对单链对单链DNADNA的亲和力极高，但几乎没有序列特异性它的亲和力极高，但几乎没有序列特异性它们的基本特征是结合单链们的基本特征是结合单链DNADNA，，刺激刺激DNADNA聚合酶的活化并与其他聚合酶的活化并与其他复制蛋白作用形成复合物等复制蛋白作用形成复合物等 SSBSSB常组成同亚基多聚体，它与常组成同亚基多聚体，它与DNADNA的结合呈现协同效应的结合呈现协同效应 最早研究得较为清楚的是最早研究得较为清楚的是E-coli SSBE-coli SSB蛋白以及蛋白以及T4T4噬菌体基因噬菌体基因3232产物  在哺乳动物细胞中分离的单链结合蛋白，命名为复制因在哺乳动物细胞中分离的单链结合蛋白，命名为复制因子子A A（（RFARFA）。

RFARFA由分子量分别为由分子量分别为70KD70KD、、32-34KD32-34KD和和11-14KD11-14KD的三个不同的三个不同亚基组成其中亚基组成其中76KD76KD的大亚基具有单链的大亚基具有单链DNADNA结合活性，还能促结合活性，还能促进进DNApolDNApol 和和 的聚合作用，的聚合作用，32KD32KD的亚基可被的亚基可被CDK2CDK2激酶磷酸激酶磷酸化，与细胞周期有关化，与细胞周期有关 RFARFA不仅在不仅在DNADNA复制时，起始解链中起作用，还促进复制时，起始解链中起作用，还促进DNADNA链链的延长图的延长图3-53-5总结了与总结了与DNADNA复制有关的酶在大肠杆菌复制叉复制有关的酶在大肠杆菌复制叉中的作用中的作用图图3-5 3-5 各种因子在各种因子在DNADNA复制中的作用复制中的作用第二节第二节 DNADNA复制的调控复制的调控 DNADNA复制是细胞增殖的一个关键事件，因此，复制是细胞增殖的一个关键事件，因此，DNADNA复制与细复制与细胞分裂是互相协调、互相调控的胞分裂是互相协调、互相调控的。

　　　　 “细胞分裂周期细胞分裂周期” 也称也称“细胞周期细胞周期” ，是指一个细胞经生，是指一个细胞经生长、分裂而增殖成两个细胞所经历的全过程，通常可分为若干长、分裂而增殖成两个细胞所经历的全过程，通常可分为若干阶段，阶段，即即G1期、期、S期、期、G2期和期和M期期　　细胞在　　细胞在G1期完成必要的生长和物质准备，在期完成必要的生长和物质准备，在S期完成其遗期完成其遗传物质传物质—染色体染色体DNA的复制，在的复制，在G2期进行必要的检查及修复以期进行必要的检查及修复以保证保证DNA复制的准确性，然后在复制的准确性，然后在M期完成遗传物质到子细胞中期完成遗传物质到子细胞中的均等分配，并使细胞一分为二的均等分配，并使细胞一分为二　　原核细胞　　原核细胞DNA复制完成后即发生细胞分裂，而真核细胞复制完成后即发生细胞分裂，而真核细胞中中DNA复制只发生在细胞周期中特定时期，细胞周期合成期复制只发生在细胞周期中特定时期，细胞周期合成期-S期    　　通常在一个细胞周期中，通常在一个细胞周期中，DNA必须也只能复制一次必须也只能复制一次科科学家发现，细胞内有一个调控机构，使细胞周期能有条不紊地学家发现，细胞内有一个调控机构，使细胞周期能有条不紊地依次进行。

依次进行细胞周期各期的转变均受某些基因产物的调节，细胞周期各期的转变均受某些基因产物的调节，其其中有细胞周期蛋白家族（中有细胞周期蛋白家族（Cyclins）、细胞周期依赖性蛋白激）、细胞周期依赖性蛋白激酶家族（酶家族（Cyclin Dependent protein Kinases,CDKs）和其它一）和其它一些蛋白质些蛋白质     细胞能否分裂最主要决定因素是其能否进入细胞能否分裂最主要决定因素是其能否进入S S期，即是否进行期，即是否进行DNADNA复制 细胞周期调控主要发生在从细胞周期调控主要发生在从G1G1S S和从和从G2G2M M这二个关键点上，这二个关键点上，调节这二个关键点的事件都涉及调节这二个关键点的事件都涉及CyclinCyclin和和CDKCDK的作用通过蛋白的作用通过蛋白激酶对多种蛋白质特殊调节位点的磷酸化而激活或抑制它们的活激酶对多种蛋白质特殊调节位点的磷酸化而激活或抑制它们的活性，以适应其功能需要性，以适应其功能需要 细胞周期调控有关的蛋白激酶都是由调节亚基和催化亚基组细胞周期调控有关的蛋白激酶都是由调节亚基和催化亚基组成的异源二聚体。

调节亚基称为细胞周期蛋白（成的异源二聚体调节亚基称为细胞周期蛋白（CyclinCyclin））, ,其浓其浓度随细胞周期而变化；催化亚基又称细胞周期蛋白依赖激酶度随细胞周期而变化；催化亚基又称细胞周期蛋白依赖激酶（（CDKsCDKs）同一同一CDKCDK可与不同的周期蛋白相连接以决定不同的蛋可与不同的周期蛋白相连接以决定不同的蛋白质被磷酸化白质被磷酸化 哺乳动物中，调控哺乳动物中，调控DNADNA合成起始的周期蛋白和合成起始的周期蛋白和CDKCDK通常为周期通常为周期蛋白蛋白E E或或A A及与之相关联的及与之相关联的CDK2CDK2，，而调节有丝分裂起始的常是周期而调节有丝分裂起始的常是周期蛋白蛋白A A和和B B及与之相关联的激酶及与之相关联的激酶CDK2CDK2 爪蛙卵提取物实验发现，爪蛙卵提取物实验发现，DNADNA起始复制必须有起始复制必须有CDK2CDK2和周期蛋和周期蛋白白E E或或A A的存在 在鼠成纤维细胞中，周期蛋白在鼠成纤维细胞中，周期蛋白E E的过度表达导致细胞很快从的过度表达导致细胞很快从G1G1期进入期进入S S期。

期 以上证实以上证实CDK2CDK2及周期蛋白及周期蛋白E E在调控在调控DNADNA复制起始中的作用复制起始中的作用 酵母细胞中发现一类酵母细胞中发现一类S S期启动蛋白（期启动蛋白（S-phase S-phase promoting factorpromoting factor，，SPFSPF），），它由细胞周期蛋白依赖激酶它由细胞周期蛋白依赖激酶CDK28CDK28和周期蛋白和周期蛋白G1G1组成 CDK28CDK28蛋白由蛋白由CDK28CDK28基因编码，在温度敏感突变株中，基因编码，在温度敏感突变株中，CDK28CDK28失活，细胞不能进入失活，细胞不能进入S S期，期，DNADNA不能合成编码不能合成编码G1G1蛋白蛋白的基因有三个：的基因有三个：cln1cln1、、cln2cln2、、cln3cln3 利用基因敲除技术（利用基因敲除技术（gene knockoutgene knockout））缺失三个缺失三个clncln基因基因中的任一个，细胞仍能存活，而同时缺失三个中的任一个，细胞仍能存活，而同时缺失三个clncln基因，细基因，细胞只能停留在胞只能停留在G1G1期，不能起始期，不能起始DNADNA合成。

合成  最近发现有更多的周期蛋白和最近发现有更多的周期蛋白和CDKCDK参与细胞周期中参与细胞周期中DNADNA复制的调控复制的调控 如周期蛋白如周期蛋白D D及与之相关的及与之相关的CDk4CDk4在在G1G1期结束时达到高峰，期结束时达到高峰，而在而在S S期开始时即下降，提示它们在期开始时即下降，提示它们在G1G1S S期转换中起作用期转换中起作用（表（表3-33-3）CDK          相关的周期蛋白相关的周期蛋白                   调控点调控点酿酒酵母酒酵母细胞胞CDK28          Cln1,Cln2,Cln3                     G1S转变转变          Clb1,Clb6                             S期期          Clb1,Clb2,Clb3,Clb4              G2M转变转变哺乳哺乳动物物CDK2          周期蛋白周期蛋白D1,D2,D3                   G1期期          周期蛋白周期蛋白E                             G1S转变转变          周期蛋白周期蛋白A                             S期期CDK4          周期蛋白周期蛋白D1,D2,D3                   G1期期CDK5          周期蛋白周期蛋白D1,D2,D3                   G1期期CDK2(CDK1)          周期蛋白周期蛋白A、、B                        G2M转变转变表表3-3 3-3 酵母细胞及哺乳动物中发现的酵母细胞及哺乳动物中发现的CDkCDk和周期蛋白和周期蛋白　　　　2001年度诺贝尔生理学／医学奖获得者美英科学家，因年度诺贝尔生理学／医学奖获得者美英科学家，因为发现了细胞周期关键调节因子－为发现了细胞周期关键调节因子－细胞周期依赖性蛋白激酶细胞周期依赖性蛋白激酶（（CDK）和周期蛋白（）和周期蛋白（cyclin）。

2001年诺贝尔生理学／医学奖得主年诺贝尔生理学／医学奖得主（依次为利兰．哈特韦尔．提莫西（依次为利兰．哈特韦尔．提莫西.亨特．保罗亨特．保罗.纳斯）纳斯）  　　　　细胞周期的准确调控细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要的简单生物调控细胞周期主要是为适应自然环境，是十分重要的简单生物调控细胞周期主要是为适应自然环境，以便根据环境状况调节繁殖速度，以保证物种繁衍复杂生物以便根据环境状况调节繁殖速度，以保证物种繁衍复杂生物细胞则需面对来自自然环境和其他细胞、组织的信号，并作出细胞则需面对来自自然环境和其他细胞、组织的信号，并作出正确的应答，以保证组织、器官和个体的形成、生长以及创伤正确的应答，以保证组织、器官和个体的形成、生长以及创伤愈合等过程能正常进行，因而需要更为精细的细胞周期调控机愈合等过程能正常进行，因而需要更为精细的细胞周期调控机制　　早期研究集中在细胞周期的特性上，主要发现了细胞周期　　早期研究集中在细胞周期的特性上，主要发现了细胞周期有序性，并发现在有序性，并发现在G1晚期内有一个关键的限制点，也称晚期内有一个关键的限制点，也称"R点点":通过通过R点的细胞将不可逆地进入点的细胞将不可逆地进入S期直至完成细胞分裂，否则则期直至完成细胞分裂，否则则可因环境或内部的不利变化而继续留在可因环境或内部的不利变化而继续留在G1期。

期  　　　　　　为认识　　为认识细胞周期调控分子机制细胞周期调控分子机制，科学家研究了各种实验，科学家研究了各种实验材料，包括微生物、软体动物、昆虫、两栖动物和哺乳类动材料，包括微生物、软体动物、昆虫、两栖动物和哺乳类动物等　　哈特韦尔博士在　　哈特韦尔博士在1970年以年以单细胞生物面包酵母单细胞生物面包酵母（也称芽（也称芽殖酵母）为材料，利用遗传学方法，先后发现殖酵母）为材料，利用遗传学方法，先后发现上百个突变后上百个突变后导致细胞周期异常的基因导致细胞周期异常的基因其中一个被称作其中一个被称作CDC28基因，对基因，对细胞周期启动，即细胞能否通过细胞周期启动，即细胞能否通过R点（在酵母中被称为点（在酵母中被称为"启动启动点点"）很关键，因此也被称作）很关键，因此也被称作"启动启动"基因基因　　　纳斯博士则以　　纳斯博士则以裂殖酵母裂殖酵母为实验材料，发现了功能及编码蛋为实验材料，发现了功能及编码蛋白均与白均与CDC28非常相似的非常相似的CDC2基因基因，并从高等生物中也克隆到，并从高等生物中也克隆到了类似基因，从而说明细胞周期调节机制在进化过程中是保守了类似基因，从而说明细胞周期调节机制在进化过程中是保守的的:从酵母到人，其细胞周期进行都由从酵母到人，其细胞周期进行都由CDC2基因基因控制。

控制　　后来这类基因被统称作　　后来这类基因被统称作"CDK"基因基因，为，为"周期蛋白依赖性蛋周期蛋白依赖性蛋白激酶白激酶"的英文缩写有趣的是，尽管酵母细胞中只有的英文缩写有趣的是，尽管酵母细胞中只有一个一个CDK基因基因，高等生物中却有，高等生物中却有多个多个，体现了进化程度不同的物种对调，体现了进化程度不同的物种对调控系统复杂性和精确性的不同需求控系统复杂性和精确性的不同需求 　　　　亨特亨特从从海胆海胆中发现了中发现了CDK的的“伴侣伴侣”--周期蛋白周期蛋白这类蛋白因其含量在细胞周期中呈周期性变化而被发现并得名周期蛋白因其含量在细胞周期中呈周期性变化而被发现并得名周期蛋白与白与CDK蛋白形成复合物，使蛋白形成复合物，使CDK发挥激酶活性有活性的激发挥激酶活性有活性的激酶把磷酸基联到特定蛋白质上，使后者性质发生变化，从而又影酶把磷酸基联到特定蛋白质上，使后者性质发生变化，从而又影响其下游蛋白，如此实现调节功能响其下游蛋白，如此实现调节功能　　酵母细胞只有　　酵母细胞只有一个一个CDK基因基因，但有，但有若干种周期蛋白基因若干种周期蛋白基因不同周期蛋白在不同时期被合成出来，然后又被适时不同周期蛋白在不同时期被合成出来，然后又被适时 地降解。

地降解这样，这样，CDK激酶活性就像引擎中汽缸一样被依次点燃，从而驱激酶活性就像引擎中汽缸一样被依次点燃，从而驱动细胞周期周而复始地动细胞周期周而复始地“转动转动”，细胞不断增殖细胞不断增殖　　高等生物含有　　高等生物含有多个多个CDK，每种，每种CDK可与可与不同周期蛋白不同周期蛋白结合，结合，反之亦然如此复杂的搭配可能会反之亦然如此复杂的搭配可能会增加在同种细胞内的调节精度增加在同种细胞内的调节精度，，也可能用于也可能用于在不同组织的细胞中实现不同的调节在不同组织的细胞中实现不同的调节，而有的，而有的CDK复合物则参与调节其他生命活动，如神经细胞分化等除周期蛋复合物则参与调节其他生命活动，如神经细胞分化等除周期蛋白外，白外，CDK活性还受到磷酸化、去磷酸化、活性还受到磷酸化、去磷酸化、CDK抑制蛋白等的抑制蛋白等的调节细胞周期调控的复杂性，由此可见一斑细胞周期调控的复杂性，由此可见一斑  　　细胞周期与多种人类疾病相关，其中最重要的莫过于与肿　　细胞周期与多种人类疾病相关，其中最重要的莫过于与肿瘤和癌症的关系肿瘤和癌症的主要原因是细胞周期失调后导瘤和癌症的关系肿瘤和癌症的主要原因是细胞周期失调后导致的细胞无限制增殖。

致的细胞无限制增殖　　从分子水平看，由于基因突变致使　　从分子水平看，由于基因突变致使细胞周期促进因子（或细胞周期促进因子（或称称“癌蛋白）癌蛋白）不恰当的活化，和／或不恰当的活化，和／或抑制因子（即抑制因子（即“抑癌蛋白抑癌蛋白”））失活，造成细胞周期调节失控其中，破坏失活，造成细胞周期调节失控其中，破坏R点正常控制、点正常控制、由癌蛋白使细胞同期调控系统总得到由癌蛋白使细胞同期调控系统总得到“增殖增殖”指令，导致肿瘤指令，导致肿瘤细胞大量增殖所以，阻止癌细胞分裂即可达到抑制其恶性生细胞大量增殖所以，阻止癌细胞分裂即可达到抑制其恶性生长甚至将其杀灭的目的实际上多数肿瘤化疗药物均是细胞周长甚至将其杀灭的目的实际上多数肿瘤化疗药物均是细胞周期抑制剂，但缺点是它们期抑制剂，但缺点是它们“良莠不分良莠不分”，也抑制正常细胞　　，也抑制正常细胞　　　　对细胞周期分子机制的研究，不仅使我们能深刻认识这一　　对细胞周期分子机制的研究，不仅使我们能深刻认识这一重要生命活动的本质，还可能通过针对性的设计和筛选，开发重要生命活动的本质，还可能通过针对性的设计和筛选，开发出更专一、更有效的出更专一、更有效的治疗药物及治疗方法治疗药物及治疗方法。

深入的研究也将使深入的研究也将使相关疾病病因的基因诊断和针对性基因治疗成为可能相关疾病病因的基因诊断和针对性基因治疗成为可能一、复制起始位点的选择一、复制起始位点的选择 真核细胞基因组真核细胞基因组DNADNA有有多个复制起始位点多个复制起始位点，是否每次复制时，是否每次复制时都起用所有起始位点，要视细胞分裂的快慢、细胞周期的长短，都起用所有起始位点，要视细胞分裂的快慢、细胞周期的长短，特别是特别是S S期的长短期的长短 在动物发育过程中，细胞周期中的在动物发育过程中，细胞周期中的S S期可以短至几分钟，或期可以短至几分钟，或长至几个小时长至几个小时在胚胎期，细胞分裂很快，在胚胎期，细胞分裂很快，S S期很短期很短，基因组复，基因组复制在几分钟内完成，起用复制起始位点很多制在几分钟内完成，起用复制起始位点很多 在成熟组织中，细胞分裂较慢，在成熟组织中，细胞分裂较慢，S S期较长，基因组复制在几期较长，基因组复制在几个小时内完成，起用复制起始位点较少在蟾蜍和果蝇的发育个小时内完成，起用复制起始位点较少在蟾蜍和果蝇的发育过程中，在中囊胚期转变之前，过程中，在中囊胚期转变之前，DNADNA复制起始位点没有特异性；复制起始位点没有特异性；在中囊胚期转变之后，在中囊胚期转变之后，DNADNA复制有选择地在某些复制有选择地在某些DNADNA复制起始位复制起始位点起始。

点起始 有研究表明，有研究表明，真核细胞真核细胞Pre-RCPre-RC在许多复制起始位点上组装，在许多复制起始位点上组装，但是有但是有Pre-RCPre-RC组装的复制起始位点并不一定起始组装的复制起始位点并不一定起始DNADNA复制 也就是说，有也就是说，有Pre-RCPre-RC组装的复制起始位点数目比实际上发挥组装的复制起始位点数目比实际上发挥起始起始DNADNA复制作用的复制起始位点数目大这些现象表明真核生复制作用的复制起始位点数目大这些现象表明真核生物体内存在调控复制起始位点的机制物体内存在调控复制起始位点的机制 复制起始位点的调控主要表现在两个方面：复制起始位点的调控主要表现在两个方面： 1.1.调控启动调控启动DNADNA复制起点的多少复制起点的多少 2.2.调控在哪些复制起点上起始调控在哪些复制起点上起始DNADNA的复制 所谓所谓DNADNA复制起点有两个概念，即遗传性（或结构性）和复制起点有两个概念，即遗传性（或结构性）和功能性遗传性起点是一种遗传性起点是一种DNADNA顺式作用元件，可使环形顺式作用元件，可使环形DNADNA自自主复制。

功能性起点是染色体上确实起始主复制功能性起点是染色体上确实起始DNADNA复制的位点复制的位点 在原核生物基因组中，只有在原核生物基因组中，只有一个一个DNADNA顺式作用元件与复制顺式作用元件与复制起始蛋白相互作用起始蛋白相互作用，成为复制的功能性起点成为复制的功能性起点 真核生物基因组比原核生物基因组大得多，具有很多遗核生物基因组比原核生物基因组大得多，具有很多遗传性起点，但并不是每个遗传性复制起点都作为功能性起点起始性起点，但并不是每个遗传性复制起点都作为功能性起点起始DNADNA复制在真核生物中，有多种因素参与决定遗传性复制起复制在真核生物中，有多种因素参与决定遗传性复制起点起始点起始DNADNA复制  酵母复制起点叫自主复制序列（酵母复制起点叫自主复制序列（ARSARS）有些可在体外使有些可在体外使环状环状DNADNA复制的复制的ARSARS，，在酵母染色体中并不起始在酵母染色体中并不起始DNADNA复制如在如在酵母酵母3 3号染色体中有号染色体中有1414个个ARSARS元件，但具有起始复制功能的只元件，但具有起始复制功能的只有有6 6个，其它个，其它ARSARS都不能起始都不能起始DNADNA复制。

功能性复制起点在染色复制功能性复制起点在染色体内的位置改变，可使本身不能起始体内的位置改变，可使本身不能起始DNADNA复制 科学家发现，将裂殖酵母科学家发现，将裂殖酵母3 3号染色体中号染色体中Ura4Ura4基因的强复制基因的强复制起点缺失后，其附近的弱复制起点可成为强复制起点这些起点缺失后，其附近的弱复制起点可成为强复制起点这些实验结果说明实验结果说明ARSARS元件所处的环境可控制它们的状态元件所处的环境可控制它们的状态 到目前为止，高等真核生物中还未确定到目前为止，高等真核生物中还未确定是否存在遗传性是否存在遗传性DNADNA复制起点序列特征复制起点序列特征，但，但功能性复制起点的确存在功能性复制起点的确存在目前对高等目前对高等真核生物中功能性复制起点的性质了解也不多为了解多细胞真核生物中功能性复制起点的性质了解也不多为了解多细胞生物复制起点的特征人们开始重视研究细胞核或染色体结构生物复制起点的特征人们开始重视研究细胞核或染色体结构对复制起始的调控对复制起始的调控 近来，人们发现将近来，人们发现将G1G1期完整的期完整的CHOCHO细胞核和蟾蜍卵细胞提取细胞核和蟾蜍卵细胞提取物共同孵育后，起始物共同孵育后，起始DNADNA复制的复制起点不是随机的，与正常培复制的复制起点不是随机的，与正常培养的养的CHOCHO细胞一样。

当损坏的细胞核或裸细胞一样当损坏的细胞核或裸DNADNA代替代替G1G1期完整的细期完整的细胞核后，起始胞核后，起始DNADNA复制的复制起点是随机的复制的复制起点是随机的说明说明在真核生物中在真核生物中细胞核和染色体结构可以调节细胞核和染色体结构可以调节DNA复制的起始复制的起始      细胞核和染色体结构调节细胞核和染色体结构调节DNA复制的机制，将成为研究的热复制的机制，将成为研究的热点 二、二、DNADNA在一个细胞周期中只复制一次的调控在一个细胞周期中只复制一次的调控 真核基因组中有很多复制子，每个复制子的复制起点在一真核基因组中有很多复制子，每个复制子的复制起点在一个细胞周期中仅被激活一次这种调控机制的关键问题是机体个细胞周期中仅被激活一次这种调控机制的关键问题是机体是如何识别哪些复制起始位点在一个细胞周期中已起始复制过是如何识别哪些复制起始位点在一个细胞周期中已起始复制过DNADNA，，有哪些蛋白组分参与？有哪些蛋白组分参与？1.1.复制的允许机制复制的允许机制 蟾蜍卵细胞复制系统是了解这些蛋白组分的很好系统，该蟾蜍卵细胞复制系统是了解这些蛋白组分的很好系统，该系统中的系统中的DNADNA只发生一次复制。

只发生一次复制 蟾蜍卵细胞包含蟾蜍卵细胞包含DNADNA复制所需复制所需要的所有蛋白质组分，在受精后的几个小时里，它们可以进行要的所有蛋白质组分，在受精后的几个小时里，它们可以进行1111次分裂，而没有新基因的表达次分裂，而没有新基因的表达 将外源性细胞核注射到蟾蜍卵细胞内后，外源性细胞核内将外源性细胞核注射到蟾蜍卵细胞内后，外源性细胞核内DNADNA只发生一次只发生一次DNADNA复制，图复制，图3-63-6概括了该系统的特征概括了该系统的特征图图 3-6 3-6 蟾蜍卵细胞复制系统证明蟾蜍卵细胞复制系统证明 如果卵细胞内的蛋白合成被阻断，而且外源性细胞核膜完整，如果卵细胞内的蛋白合成被阻断，而且外源性细胞核膜完整，DNADNA不能再次复制；如果卵细胞象正常细胞一样分裂，蛋白质合不能再次复制；如果卵细胞象正常细胞一样分裂，蛋白质合成正常进行，外源性细胞核膜被降解，成正常进行，外源性细胞核膜被降解，DNADNA可以再次复制可以再次复制 这提示细胞核内存在一种或多种这提示细胞核内存在一种或多种DNADNA复制必需的蛋白质，它复制必需的蛋白质，它们在一个细胞周期中一次复制后被用完或被降解。

这种（些）蛋们在一个细胞周期中一次复制后被用完或被降解这种（些）蛋白质在细胞浆里还有很多，但它们不能进入细胞核，只有当细胞白质在细胞浆里还有很多，但它们不能进入细胞核，只有当细胞核膜降解时才能进入细胞核，这些蛋白质被称为核膜降解时才能进入细胞核，这些蛋白质被称为““允许因子允许因子””（（licensing factorlicensing factor） 这种机制可以防止复制在一个细胞周期里再次发生，图这种机制可以防止复制在一个细胞周期里再次发生，图7-77-7简单解释了简单解释了““允许因子允许因子””防止复制再次发生的机制防止复制再次发生的机制 图图3-73-7““允许因子允许因子””防止复制再次发生的机制防止复制再次发生的机制 在复制前，细胞核内存在有活性的在复制前，细胞核内存在有活性的““允许因子允许因子””，基因组，基因组复制一次后可以使允许因子全部失活或降解，细胞质中的复制一次后可以使允许因子全部失活或降解，细胞质中的““允允许因子许因子””不能进入细胞核允许因子只有在细胞分裂期（核膜不能进入细胞核允许因子只有在细胞分裂期（核膜降解时），才能进入细胞核。

细胞核内再出现允许因子后，才降解时），才能进入细胞核细胞核内再出现允许因子后，才能进行基因组复制能进行基因组复制 啤酒酵母中的啤酒酵母中的MCM2,3,5MCM2,3,5复合物是一种允许因子，该复合物复合物是一种允许因子，该复合物是复制必需的，且只有在分裂期才能进入细胞核是复制必需的，且只有在分裂期才能进入细胞核 动物细胞在整个细胞周期中都有动物细胞在整个细胞周期中都有MCM2,3,5MCM2,3,5复合物，它可以复合物，它可以与基因组与基因组DNADNA发生周期性结合，提示动物细胞中的发生周期性结合，提示动物细胞中的MCM2,3,5MCM2,3,5可能可能是允许因子的一种是允许因子的一种 研究表明，将研究表明，将MCM2,3,5MCM2,3,5突变后，确实能够阻止复制起始；突变后，确实能够阻止复制起始；而将而将““允许因子允许因子””抑制物突变后，可导致产生过量的抑制物突变后，可导致产生过量的DNADNA 2.2.蛋白激酶的调控蛋白激酶的调控 两种蛋白激酶，两种蛋白激酶，CDKCDK（（cyclincyclin dependent dependent kinaseskinases））和和Cdc7-Dbf4Cdc7-Dbf4激酶，激酶，是真核生物是真核生物DNADNA复制起始绝对必需的。

这两复制起始绝对必需的这两种激酶在起始反应的不同阶段发挥作用，并有不同的底物种激酶在起始反应的不同阶段发挥作用，并有不同的底物 近来用有爪蟾蜍和芽殖酵母研究表明，还有近来用有爪蟾蜍和芽殖酵母研究表明，还有蛋白激酶蛋白激酶A A和蛋和蛋白磷酸酶白磷酸酶2A2A等也参与复制的起始等也参与复制的起始 在真核生物细胞每个细胞周期中，基因组复制且仅复制一在真核生物细胞每个细胞周期中，基因组复制且仅复制一次，这是在精确调控机制下完成次，这是在精确调控机制下完成 该机制使细胞有两种状态：该机制使细胞有两种状态：一种是多种参与一种是多种参与DNADNA复制的蛋白复制的蛋白组装成复制起始复合物，但不启动复制起始；二是组装成复制起始复合物，但不启动复制起始；二是CDKCDK激活复制激活复制起始复合物，使细胞进入复制起始状态起始复合物，使细胞进入复制起始状态  CDKCDK在细胞从在细胞从G1G1期向期向S S期过渡期间，具有很高活性期过渡期间，具有很高活性该活该活性不仅可以启动复制起始，还可以防止同一细胞周期中已复性不仅可以启动复制起始，还可以防止同一细胞周期中已复制基因组制基因组DNADNA再次发生复制。

再次发生复制 这都是这都是CDKCDK对参与对参与DNADNA复制起始的蛋白进行磷酸化的结果复制起始的蛋白进行磷酸化的结果这种由这种由CDKCDK驱动的驱动的““复制开关复制开关””为基因组为基因组DNADNA在同一细胞周期在同一细胞周期复制且仅复制一次提供了一种完美的机制复制且仅复制一次提供了一种完美的机制 首先证明首先证明CDKCDK能够防止能够防止DNADNA复制在同一细胞周期再次发生复制在同一细胞周期再次发生的证据来自对裂殖酵母遗传学的实验研究的证据来自对裂殖酵母遗传学的实验研究 基因敲除基因敲除Cdc13Cdc13（（一种一种M M期细胞周期性蛋白）的基因后，期细胞周期性蛋白）的基因后，细胞可以连续发生多次细胞可以连续发生多次DNADNA复制，但不能进行细胞分裂复制，但不能进行细胞分裂 在裂殖酵母中表达在裂殖酵母中表达CDKCDK的抑制物，可以获得同样的结果的抑制物，可以获得同样的结果M M期细胞周期性蛋白缺陷型的果蝇，在同一细胞周期中，也能期细胞周期性蛋白缺陷型的果蝇，在同一细胞周期中，也能够发生多次够发生多次DNADNA的复制。

这些实验结果都提示，的复制这些实验结果都提示，CDKCDK可以抑制可以抑制DNADNA复制在复制在G2G2和和M M期的发生期的发生  在啤酒酵母中，在啤酒酵母中，CDKCDK可通过抑制复制起始复合物的组装抑制可通过抑制复制起始复合物的组装抑制复制重复发生复制重复发生 在在G2/MG2/M期抑制期抑制CDKCDK活性，发现活性，发现DNaseIDNaseI足迹具有足迹具有DNADNA复制起始前复制起始前状态的特征相反，如果在状态的特征相反，如果在G1G1期表达期表达B B型细胞周期性蛋白型细胞周期性蛋白Clb2Clb2，，DNADNA复制起始被抑制，复制起始被抑制，DNaseIDNaseI足迹不具有足迹不具有DNADNA复制起始前状态复制起始前状态 染色体交联试验发现，染色体交联试验发现，G2/MG2/M期高期高CDKCDK活性可阻止活性可阻止MCMpMCMp与与DNADNA复复制起始位点相互作用与这些实验结果一致，蟾蜍制起始位点相互作用与这些实验结果一致，蟾蜍Cdk2-cyclinECdk2-cyclinE可以抑制可以抑制Mcm3Mcm3与染色体复制起始位点相结合。

与染色体复制起始位点相结合 这些实验结果说明这些实验结果说明CDKCDK可抑制复制起始复合物在复制起始位可抑制复制起始复合物在复制起始位点上组装点上组装  为了认识为了认识CDKCDK防止复制重复发生机制，寻找防止复制重复发生机制，寻找CDKCDK关键底物很关键底物很有必要CDKCDK可抑制可抑制MCMpMCMp蛋白组装，这提示蛋白组装，这提示CDKCDK参与参与MCMpMCMp组装的组装的蛋白，包括蛋白，包括ORCORC、、Cdc6/Cdc18Cdc6/Cdc18以及以及MCMpMCMp本身都可能是本身都可能是CDKCDK的潜在的潜在底物到目前为止，有直接证据表明到目前为止，有直接证据表明Cdc6Cdc6和和Cdc18Cdc18是是CDKCDK底物 Cdc6/Cdc18Cdc6/Cdc18在复制起始复合物组装过程中起重要作用在复制起始复合物组装过程中起重要作用它它们可与复制起始位点相互作用，并且是们可与复制起始位点相互作用，并且是MCMpMCMp结合到复制起始位结合到复制起始位点必需的点必需的 在裂殖酵母中高水平表达在裂殖酵母中高水平表达Cdc18Cdc18可引起可引起DNADNA复制的重复发生。

复制的重复发生CDKCDK对对Cdc6/Cdc18Cdc6/Cdc18磷酸化后，可负调节它们的功能，防止在同一磷酸化后，可负调节它们的功能，防止在同一细胞周期中复制的再次发生细胞周期中复制的再次发生  这种作用首先在裂殖酵母实验中发现这种作用首先在裂殖酵母实验中发现Cdc18NCdc18N末端含有末端含有CDKCDK的磷酸化位点，将它们缺失突变后，可发现：的磷酸化位点，将它们缺失突变后，可发现：1.1.在体内在体内Cdc18Cdc18突变体比野生型突变体比野生型Cdc18Cdc18稳定得多稳定得多 在裂殖酵母体内，在裂殖酵母体内，Cdc18Cdc18很不稳定，细胞进入很不稳定，细胞进入S S期后，被很快期后，被很快降解CDKCDK磷酸化位点缺失突变后，磷酸化位点缺失突变后，Cdc18Cdc18半衰期可从大约半衰期可从大约5min5min延延长至长至60min60min 后来研究发现，后来研究发现，CDKCDK将将Cdc18Cdc18磷酸化后，可使其在蛋白酶体中磷酸化后，可使其在蛋白酶体中被遍在蛋白化作用，并降解被遍在蛋白化作用，并降解2.2.细胞基因组复制可以多次发生细胞基因组复制可以多次发生 这与高表达这与高表达Cdc18Cdc18的实验结果一致；在碑酒酵母中，用的实验结果一致；在碑酒酵母中，用Cdc6Cdc6进行实验，可取得同样结果。

进行实验，可取得同样结果 由此可见，由此可见，CDKCDK对对Cdc6/Cdc18Cdc6/Cdc18的磷酸化可防止细胞染色体复的磷酸化可防止细胞染色体复制重复发生制重复发生 在人体中，在人体中，CDKCDK对对Cdc6Cdc6磷酸化磷酸化也可抑制也可抑制Cdc6Cdc6的功能，的功能，但机制与酵母中不同在人体细胞，整个细胞周期中但机制与酵母中不同在人体细胞，整个细胞周期中Cdc6Cdc6都存在，都存在，但但Cdc6Cdc6在细胞内的分布在细胞内的分布随着细胞周期发生变化随着细胞周期发生变化 Cdc6Cdc6在在G1G1期，位于细胞核内，在期，位于细胞核内，在S S期开始后，它通过期开始后，它通过Crm1Crm1依赖依赖的机制转运到细胞浆中该过程和的机制转运到细胞浆中该过程和Cdc6Cdc6磷酸化有关，因为缺失磷酸化有关，因为缺失N N端端磷酸化位点的突变体在整个细胞周期中都在细胞核中磷酸化位点的突变体在整个细胞周期中都在细胞核中 在体外，在体外，Cdc6Cdc6可以被可以被Cdk2-cyclinACdk2-cyclinA和和Cdk2-cyclinECdk2-cyclinE磷酸化，磷酸化，但在体内但在体内Cdc6Cdc6可能更偏向于结合可能更偏向于结合cyclinAcyclinA。

因为在人细胞核糖体表因为在人细胞核糖体表达达cyclinAcyclinA可以引起可以引起Cdc6Cdc6快速从细胞核进入细胞浆快速从细胞核进入细胞浆 CDKCDK依赖的依赖的Cdc6Cdc6重新分布重新分布是防止人基因组复制重复发生的机制是防止人基因组复制重复发生的机制之一  CDKCDK磷酸化磷酸化MCMpMCMp，，防止复制重复起始防止复制重复起始CDKCDK磷酸化磷酸化Cdc6/ Cdc6/ Cdc18Cdc18对防止复制重复起始很重要，但不是唯一机制对防止复制重复起始很重要，但不是唯一机制CDKCDK使使MCMpMCMp磷酸化后，可抑制磷酸化后，可抑制MCMpMCMp再组装到复制起点再组装到复制起点 研究在研究在MCMpMCMp缺失磷酸化位点后，细胞是否出现基因组重复缺失磷酸化位点后，细胞是否出现基因组重复复制的现象具有重要意义复制的现象具有重要意义 三、三、DNADNA复制的检查机制复制的检查机制 检查点机制检查点机制（（checkpoint mechanismcheckpoint mechanism））也是调控也是调控DNADNA复制复制的重要机制之一。

当基因组损伤或的重要机制之一当基因组损伤或DNADNA合成受阻，干扰基因组合成受阻，干扰基因组正常复制过程时，检查点机制被激活正常复制过程时，检查点机制被激活 起初，检查点是用来描述起初，检查点是用来描述细胞监控的机制，这种机制可以细胞监控的机制，这种机制可以延迟细胞分裂过程延迟细胞分裂过程，直至，直至DNADNA复制完成或损伤复制完成或损伤DNADNA被修复，从而被修复，从而协调细胞周期与协调细胞周期与DNADNA复制的正常完成复制的正常完成  随着对检查点机制的深入了解，发现检查点机制在随着对检查点机制的深入了解，发现检查点机制在基因组受损时，不仅仅是引起细胞周期的延迟基因组受损时，不仅仅是引起细胞周期的延迟 比如，在啤酒酵母中，检查点机制可引起许多基因转录，比如，在啤酒酵母中，检查点机制可引起许多基因转录，基因产物在基因产物在DNADNA损伤修复过程中发挥作用损伤修复过程中发挥作用 因此可给检查点一个比较广泛的定义因此可给检查点一个比较广泛的定义：：检查点机制可以识检查点机制可以识别别DNADNA损伤或损伤或DNADNA复制的阻断，通过复杂的多种信号转导途径维复制的阻断，通过复杂的多种信号转导途径维持基因组的完整性。

持基因组的完整性 　　　　2000年年7月月《《 Cell 》》报道，发现报道，发现G1期的检查点是一个复杂期的检查点是一个复杂过程过程正在分裂的细胞存在多个检查点，用来不让受损正在分裂的细胞存在多个检查点，用来不让受损DNA进进行复制及确保受损的染色体不发生凝集行复制及确保受损的染色体不发生凝集G1期细胞期细胞 对对DNA损伤损伤有两步反应，有两步反应，首先是首先是G1期快速停止期快速停止,此过程不需此过程不需p53; 然后是依赖然后是依赖于于p53对细胞周期停止的维持对细胞周期停止的维持     　原来一直认为当细胞受损伤时，首先是　原来一直认为当细胞受损伤时，首先是p53被被ATM激酶磷酸激酶磷酸化化，再促进多个基因转录激活，如，再促进多个基因转录激活，如p21cip1,  p21抑制抑制cyclin E/CDK2复合物，进行复合物，进行G1期的抑制，但此过程通常要期的抑制，但此过程通常要8个小时才个小时才能发生，而离子射线诱导的能发生，而离子射线诱导的G1期停止几乎是立即完成的期停止几乎是立即完成的     　为了解开这个谜团，　为了解开这个谜团，Agami,R等人构建了一个等人构建了一个p53失活的细失活的细胞系，进行离子辐射刺激后，发现胞系，进行离子辐射刺激后，发现cyclinD1下调，这种下调是由下调，这种下调是由cyclinD1本身的本身的RXXL引起。

在受到刺激后，引起在受到刺激后，cyclinD1被被APC降降解，释放出解，释放出p21,  p21即对即对cyclinE/CDK2复合物产生抑制，完成复合物产生抑制，完成了早期快速抑制过程，而了早期快速抑制过程，而p53介导的介导的p21上升看来是起后期维持上升看来是起后期维持作用这个问题得到解决，但在检测作用这个问题得到解决，但在检测DNA损伤的反应中，可能损伤的反应中，可能还有许多不为人知的事还有许多不为人知的事  下面主要对两方面的检查点机制进行探讨：下面主要对两方面的检查点机制进行探讨： 1.DNA1.DNA合成抑制所激活的检查点机制合成抑制所激活的检查点机制 2.2.细胞细胞S S期辐射或化学物质所致期辐射或化学物质所致DNADNA损伤激活的检查点机制损伤激活的检查点机制 人们对检查点机制的了解主要是来自酵母的遗传学和生物化人们对检查点机制的了解主要是来自酵母的遗传学和生物化学试验随着研究逐步深入，人们发现许多参与检查点机制的学试验随着研究逐步深入，人们发现许多参与检查点机制的蛋白在高等真核生物中是保守的蛋白在高等真核生物中是保守的。

在哺乳动物体内，如果检查机制不发挥作用，基因组会变在哺乳动物体内，如果检查机制不发挥作用，基因组会变得不稳定，而且增加癌的易感性得不稳定，而且增加癌的易感性 先介绍两种酵母系统检查点机制的功能，然后再简单介绍先介绍两种酵母系统检查点机制的功能，然后再简单介绍一下哺乳动物细胞中的相关内容一下哺乳动物细胞中的相关内容 1.DNA1.DNA合成被抑制所激活的检查点机制合成被抑制所激活的检查点机制 羟基脲存在条件下，细胞进入羟基脲存在条件下，细胞进入S S期后，在大多数复制起始期后，在大多数复制起始位点上都可发生位点上都可发生DNADNA复制起始，但由于核苷酸前体缺乏，复制复制起始，但由于核苷酸前体缺乏，复制叉在模板链停止移动这种情况可激活叉在模板链停止移动这种情况可激活S S期的检查点机制期的检查点机制 检查点机制激活后，可对细胞产生多种效应：检查点机制激活后，可对细胞产生多种效应：a.a.延迟分裂延迟分裂期染色体的分离；期染色体的分离；b.b.稳定复制出不完整的染色体，以保证核苷稳定复制出不完整的染色体，以保证核苷酸前体不缺乏时，能够使染色体复制正常完成；酸前体不缺乏时，能够使染色体复制正常完成；c.c.引起多种基引起多种基因（例如核糖核苷酸还原酶基因）的表达，基因产物有助于恢因（例如核糖核苷酸还原酶基因）的表达，基因产物有助于恢复复制叉正常运动。

复复制叉正常运动 在裂殖酵母体内，在裂殖酵母体内，rad1rad1、、rad3rad3、、rad9rad9、、rad17rad17、、rad26rad26和和hus1hus1等等6 6种基因的编码产物种基因的编码产物可能参与上述多种效应的产生可能参与上述多种效应的产生 在这在这6 6种基因中，不管哪种基因突变后，细胞对羟基脲高度种基因中，不管哪种基因突变后，细胞对羟基脲高度敏感，敏感，DNADNA复制没完成就进入细胞分裂期复制没完成就进入细胞分裂期 在这些在这些RadRad蛋白中，蛋白中，SpRad3/ScMec1SpRad3/ScMec1是是PI3kPI3k激酶超家族的成激酶超家族的成员，该家族中还有员，该家族中还有DNA-PK(DNA-dependent protein DNA-PK(DNA-dependent protein kinasekinase) )、、ATM(ataxia ATM(ataxia telangectasiatelangectasia mutated: mutated:共济失调毛细血管扩张共济失调毛细血管扩张诱导诱导) )蛋白和蛋白和ATRATR（（ataxia ataxia telangectasiatelangectasia-and Rad3--and Rad3-relatedrelated））蛋白等。

蛋白等  在这个蛋白激酶家族中，人们对在这个蛋白激酶家族中，人们对DNA-PKDNA-PK了解得最清楚了解得最清楚DNA-PKDNA-PK是一种三亚基的丝是一种三亚基的丝/ /苏氨酸蛋白酶，是双链苏氨酸蛋白酶，是双链DNADNA断裂修复断裂修复所必需将所必需将DNA-PKDNA-PK与与DNADNA断裂处结合后，断裂处结合后，DNA-PKDNA-PK激酶的活性可明激酶的活性可明显提高 以此类推，以此类推，SpRad3/ScMec1SpRad3/ScMec1可能在酵母中直接参与停止复制可能在酵母中直接参与停止复制叉的运动和叉的运动和DNADNA损伤的识别损伤的识别 在哺乳动物中，在哺乳动物中，ATMATM和和ATRATR参与对参与对DNADNA损伤的反应，但它们的损伤的反应，但它们的酶学性质还不是很清楚酶学性质还不是很清楚  缺失缺失DNADNA聚合酶聚合酶αα的裂殖酵母细胞，在羟基脲存在条件下的裂殖酵母细胞，在羟基脲存在条件下, ,发生细胞分裂，但染色体发生细胞分裂，但染色体DNADNA复制不完整复制不完整 Cut5Cut5基因突变的细胞，也呈现同样表型基因突变的细胞，也呈现同样表型,Cut5,Cut5基因的编码产基因的编码产物参与物参与DNADNA复制，但具体功能不清楚。

复制，但具体功能不清楚 遗传实验发现遗传实验发现4 4个编码产物参与复制的基因个编码产物参与复制的基因POL2POL2、、DPB11DPB11、、ORC1ORC1、、RFC5RFC5，，是检查点机制所必需是检查点机制所必需 POL2POL2基因编码的基因编码的DNADNA聚合酶聚合酶εε，，它可结合在复制叉处，监视复它可结合在复制叉处，监视复制是否中断制是否中断DNADNA聚合酶聚合酶εε有两个结构域，具有不同的功能；其有两个结构域，具有不同的功能；其N N端具有聚合酶和核酸外切酶活性，该结构域不是酵母生存所必需端具有聚合酶和核酸外切酶活性，该结构域不是酵母生存所必需的 研究发现，其研究发现，其C C端是细胞生存所必需端是细胞生存所必需的C C端结构域突变不仅端结构域突变不仅降低降低DNADNA复制效率，而且使检查点机制的功能不能正常发挥复制效率，而且使检查点机制的功能不能正常发挥 在此情况下，羟基脲抑制在此情况下，羟基脲抑制DNADNA复制复制, ,引起核糖核苷酸还原酶基因引起核糖核苷酸还原酶基因不能表达以及细胞周期的延迟将不能表达以及细胞周期的延迟。

将DPB11DPB11、、ORC1ORC1和和RFC5RFC5基因突变后，基因突变后，啤酒酵母也呈现出同样的表型啤酒酵母也呈现出同样的表型 这三个基因的编码产物都是啤酒酵母这三个基因的编码产物都是啤酒酵母DNADNA复制需要的前两者复制需要的前两者编码产物的功能还不清楚，编码产物的功能还不清楚，RFCRFC的基因编码产物是锁状输入器复合的基因编码产物是锁状输入器复合体的亚基之一体的亚基之一  裂殖酵母裂殖酵母Cds1Cds1（（SpCds1SpCds1））和啤酒酵母中的同源物和啤酒酵母中的同源物Rad53Rad53都是丝都是丝/ /苏氨酸激酶，可将某些参与检查点机制的蛋白特异磷酸化苏氨酸激酶，可将某些参与检查点机制的蛋白特异磷酸化 在体内有羟基脲的情况下，在体内有羟基脲的情况下，SpCds1SpCds1和和Rad53Rad53可被磷酸化和激活，可被磷酸化和激活，这种激活需要这种激活需要SpRad53SpRad53和和啤酒酵母和和啤酒酵母Mec1Mec1（（ScMec1ScMec1））以及其它参与以及其它参与检查点机制的蛋白。

检查点机制的蛋白 虽然遗传学和生物化学实验结果支持虽然遗传学和生物化学实验结果支持SpRad3/ScMec1SpRad3/ScMec1在体内通在体内通过磷酸化作用直接激活过磷酸化作用直接激活SpCds1/ScRad53SpCds1/ScRad53，，但还有待于进一步确证但还有待于进一步确证  为了更清楚地在分子水平了解为了更清楚地在分子水平了解S S期检查点机制，需要寻找期检查点机制，需要寻找SpCds1/ScRad53SpCds1/ScRad53激酶激酶的关键底物的关键底物 近几年来人们已在这方面取得了较大的进展，在裂殖酵母近几年来人们已在这方面取得了较大的进展，在裂殖酵母中，检查点机制通过调节中，检查点机制通过调节SpCdc2-cyclinBSpCdc2-cyclinB的的磷酸化来阻止细胞磷酸化来阻止细胞的分裂 SpWee1SpWee1和和SpMik1SpMik1两种激酶将两种激酶将SpCdc2SpCdc2的的1515位酪氨酸磷酸化后，位酪氨酸磷酸化后，可恢复可恢复SpCdc2-cyclinBSpCdc2-cyclinB的活性。

的活性 Cds1Cds1可能可对这些可能可对这些Cdc2Cdc2调节物的活性进行调节调节物的活性进行调节　　在体外，　　在体外，SpCds1SpCds1确实可以将确实可以将SpWee1SpWee1和和SpCdc25SpCdc25磷酸化将磷酸化将SpCds1SpCds1对对SpCdc25SpCdc25的磷酸化位点突变后，可以引起的磷酸化位点突变后，可以引起S S期检查点机制期检查点机制不能完全发挥作用这提示在体内不能完全发挥作用这提示在体内SpCdc25SpCdc25可能是可能是SpCds1SpCds1主要底物主要底物之一 目前，目前，SpCds1SpCds1与与SpCdc25SpCdc25相互作用的精确机制还不清楚有研相互作用的精确机制还不清楚有研究表明，在体外，究表明，在体外，SpCds1SpCds1对对SpCdc25SpCdc25磷酸化后，可以直接抑制磷酸化后，可以直接抑制SpCdc25SpCdc25磷酸酶活性也有研究表明，磷酸化的磷酸酶活性也有研究表明，磷酸化的SpCdc25SpCdc25具有具有SpRad24SpRad24的结合位点在结合的结合位点。

在结合SpRad24SpRad24后，后，SpCdc25SpCdc25可以被从细胞核可以被从细胞核中清除 有趣的是，在裂殖酵母中，同一有趣的是，在裂殖酵母中，同一SpCdc25SpCdc25磷酸化位点也可以被磷酸化位点也可以被蛋白激酶蛋白激酶SpChk1SpChk1磷酸化在缺乏磷酸化在缺乏SpCds1SpCds1的细胞中的细胞中SpChk1SpChk1可以被激可以被激活，并阻止细胞进入细胞分裂在正常细胞中，活，并阻止细胞进入细胞分裂在正常细胞中，SpChk1SpChk1的激酶活的激酶活性在检查点机制中起的作用很小性在检查点机制中起的作用很小 SpCds1SpCds1除了可以延长细胞周期的进行，在使细胞再从除了可以延长细胞周期的进行，在使细胞再从S S期期进行正常细胞分裂的过程中也是必需进行正常细胞分裂的过程中也是必需　　　　在正常细胞中，羟基脲的作用是可逆的，在去除羟基脲后，在正常细胞中，羟基脲的作用是可逆的，在去除羟基脲后，细胞可以恢复正常细胞分裂活动羟基脲使缺失细胞可以恢复正常细胞分裂活动羟基脲使缺失SpCds1SpCds1和和ScRad53ScRad53的酵母细胞都失去生存能力。

这可能和这些细胞不能的酵母细胞都失去生存能力这可能和这些细胞不能完成完成DNADNA复制有关复制有关 SpDfp1SpDfp1是是Hsk1Hsk1蛋白激酶的调节亚基在蛋白激酶的调节亚基在HUHU处理的条件下，处理的条件下，SpDfp1SpDfp1以以SpCds1SpCds1依赖的方式被磷酸化而依赖的方式被磷酸化而Hsk1-Dfp1Hsk1-Dfp1是裂殖酵是裂殖酵母母DNADNA复制起始所必需的复制起始所必需的  该实验结果表明，该实验结果表明，Hsk1Hsk1在依赖在依赖Cds1Cds1的检查点机制中也发挥的检查点机制中也发挥了一定作用了一定作用 在裂殖酵母中使细胞能够从在裂殖酵母中使细胞能够从S S期阻断中有效恢复正常的另期阻断中有效恢复正常的另一个基因是一个基因是rqhrqh+,+,它编码一种与它编码一种与E.coliE.coli 的的RecQRecQ相似的解旋酶相似的解旋酶 在在DNADNA复制过程中，与复制过程中，与DNADNA被被UVUV射线损伤时，射线损伤时，rqh1rqh1＋＋对细胞对细胞的存活起重要作用。

目前，的存活起重要作用目前，rqhrqh+ +发挥作用的机制还不清楚发挥作用的机制还不清楚2.S2.S期期DNADNA损伤激活的检查点机制损伤激活的检查点机制 用放射线或用放射线或DNADNA烷化剂对烷化剂对S S期酵母细胞进行处理后，期酵母细胞进行处理后，DNADNA复复制变慢制变慢, ,这并不是由于这并不是由于DNADNA损伤影响复制叉移动那么简单因为损伤影响复制叉移动那么简单因为将参与检查点机制的基因突变后，将参与检查点机制的基因突变后，DNADNA复制可以恢复正常复制可以恢复正常 因此，因此，DNADNA损伤延长细胞周期损伤延长细胞周期S S期是一个主动的过程期是一个主动的过程，使细，使细胞更好地耐受或修复胞更好地耐受或修复DNADNA的损伤  裂殖酵母裂殖酵母S S期期DNADNA损伤激活的检查点机制关键步骤之一，损伤激活的检查点机制关键步骤之一，也是也是SpCds1SpCds1蛋白激酶蛋白激酶的激活 参与的基因包括参与的基因包括rad1rad1、、rad3rad3、、rad9rad9、、rad17rad17、、rad26rad26和和hus1hus1。

S S期期DNADNA损伤可以特异地激活损伤可以特异地激活SpCds1SpCds1，，发生在细胞周期其它发生在细胞周期其它检查点的检查点的DNADNA损伤，则激活损伤，则激活SpChk1SpChk1蛋白激酶激活的蛋白激酶激活的SpCds1SpCds1可可以抑制以抑制SpChk1SpChk1蛋白激酶蛋白激酶 在啤酒酵母，在啤酒酵母，S S期期DNADNA损伤激活损伤激活Rad53Rad53蛋白激酶蛋白激酶依赖于依赖于POL2POL2、、DPB11DPB11、、ORC1ORC1和和RFC5RFC5基因 S S期期DNADNA损伤激活的检查点机制可以通过抑制复制起始损伤激活的检查点机制可以通过抑制复制起始或（和）复制延伸，使或（和）复制延伸，使DNADNA复制变慢复制变慢DNADNA聚合酶聚合酶/ /引物酶参与引物酶参与DNADNA复制延伸，并且可能参与复制延伸，并且可能参与S S期期DNADNA损伤所激活的检查机制损伤所激活的检查机制 已有报道，将啤酒酵母引物酶基因已有报道，将啤酒酵母引物酶基因PR11PR11突变后，发现酵母突变后，发现酵母表现出对表现出对DNADNA损伤物质的高度敏感性，并不能延迟细胞损伤物质的高度敏感性，并不能延迟细胞S S期的进期的进行。

那么引物酶是行那么引物酶是ScRad53ScRad53的上游分子还是下游分子？的上游分子还是下游分子？ 将将PR11PR11突变后，发现并不影响从突变后，发现并不影响从DNADNA损伤到损伤到ScRad53ScRad53磷酸化磷酸化的信号转导途径这提示的信号转导途径这提示引物酶在引物酶在ScRad53ScRad53的下游发挥作用的下游发挥作用  DNADNA引物酶被引物酶被ScRad53ScRad53途径修饰后，可使其在损伤途径修饰后，可使其在损伤DNA5DNA5’’端端合成引物的能力降低，合成引物的能力降低，这是检查点机制可以引起复制暂停的可这是检查点机制可以引起复制暂停的可能之一有许多证据可以证明能之一有许多证据可以证明S S期期DNADNA损伤所激活的检查点机制损伤所激活的检查点机制可使许多复制起点上的可使许多复制起点上的DNADNA复制起始复制起始 用二维凝胶电泳对啤酒酵母的复制中间产物进行分析后，用二维凝胶电泳对啤酒酵母的复制中间产物进行分析后，发现发现S S期期DNADNA损伤可以选择性抑制晚期复制起点的激活，且依赖损伤可以选择性抑制晚期复制起点的激活，且依赖于于ScRad53ScRad53。

有趣的是将正常细胞（不接触有趣的是将正常细胞（不接触DNADNA损伤物质）的损伤物质）的ScRad53ScRad53突突变后，发现一些晚期复制起始位点上的复制起始可以被提前变后，发现一些晚期复制起始位点上的复制起始可以被提前 这提示这提示检查点机制可能与正常细胞周期中复制的起始有关检查点机制可能与正常细胞周期中复制的起始有关比如，由于核苷酸的消耗，早期复制起始位点上的复制起始可比如，由于核苷酸的消耗，早期复制起始位点上的复制起始可能激活检查点机制，并抑制晚期复制起始位点上能激活检查点机制，并抑制晚期复制起始位点上DNADNA复制的起复制的起始近来研究表明，检查点机制激活的始近来研究表明，检查点机制激活的ScRad53ScRad53可以抑制可以抑制Cdc45Cdc45组装到晚期复制起始位点上组装到晚期复制起始位点上 Cdc7Cdc7激酶激酶也参与也参与S S期晚期复制起始复合物的激活，可能也期晚期复制起始复合物的激活，可能也是是S S期检查点机制的作用点因为期检查点机制的作用点因为Cdc7Cdc7在裂殖酵母中的同源物在裂殖酵母中的同源物Hsk1Hsk1及其调节亚基及其调节亚基Dfp1Dfp1在体内的磷酸化是依赖在体内的磷酸化是依赖SpCds1SpCds1。

在体外，纯化的在体外，纯化的SpCds1SpCds1可以直接磷酸化可以直接磷酸化Dfp1Dfp1遗传学实验遗传学实验和双杂交试验也表明，在啤酒酵母中可以相互作用和双杂交试验也表明，在啤酒酵母中可以相互作用 3.3.哺乳动物细胞中的检查点机制哺乳动物细胞中的检查点机制 哺乳动物细胞与酵母一样，在哺乳动物细胞与酵母一样，在DNADNA损伤时，可以激活检损伤时，可以激活检查点机制，并抑制查点机制，并抑制DNADNA的复制在人体内，已发现了许多酵的复制在人体内，已发现了许多酵母检查点蛋白的结构同源物母检查点蛋白的结构同源物 这提示检查点途径是比较保守的这提示检查点途径是比较保守的 哺乳动物细胞有几种哺乳动物细胞有几种PI3kPI3k样蛋白激酶与样蛋白激酶与SpRad3/ScMec1SpRad3/ScMec1同源，比如同源，比如ATMATM、、ATRATR、、DNA-PKDNA-PK等 2007 2007年年8 8月月《《生物化学杂志生物化学杂志》》报道科学家发现报道科学家发现干细胞蛋白质干细胞蛋白质调控调控新机制干细胞中的新机制。

干细胞中的Oct4Oct4蛋白质蛋白质起着调控作用，决定干细起着调控作用，决定干细胞是继续分化成其他特殊细胞，还是保持干细胞的多功能性胞是继续分化成其他特殊细胞，还是保持干细胞的多功能性通过化学途径可以改变通过化学途径可以改变Oct4Oct4蛋白质，从而决定干细胞的命运蛋白质，从而决定干细胞的命运德国和美国科学家共同发现了一个德国和美国科学家共同发现了一个Oct4Oct4蛋白新的调控机制，一蛋白新的调控机制，一种特殊的蛋白质可以和干细胞标记结合，从而延长蛋白质的生种特殊的蛋白质可以和干细胞标记结合，从而延长蛋白质的生命和增强读取基因信息的功能命和增强读取基因信息的功能 他们认为干细胞的多功能程度是有限的，它既可以发展成他们认为干细胞的多功能程度是有限的，它既可以发展成不同组织的细胞，也可以发展成肿瘤细胞，其发展方向在很大不同组织的细胞，也可以发展成肿瘤细胞，其发展方向在很大程度上受程度上受Oct4Oct4蛋白质蛋白质影响在研究中发现，影响在研究中发现，Oct4Oct4能与能与基因中的基因中的转录因子转录因子结合，通过这种方式使干细胞保持其多能性，并使干结合，通过这种方式使干细胞保持其多能性，并使干细胞仅向一个方向发展。

科学家称，细胞仅向一个方向发展科学家称，Oct4Oct4可有不同的作用机制，可有不同的作用机制，在和转录因子结合期间，在和转录因子结合期间，一些小分子的结合一些小分子的结合会导致蛋白质的化会导致蛋白质的化学变化研究表明，所谓的学变化研究表明，所谓的SUMOSUMO蛋白质和转录因子蛋白质和转录因子有很强的结有很强的结合倾向，并以此改变其功能合倾向，并以此改变其功能 　　　　 他们的实验显示，他们的实验显示，SUMO-1SUMO-1(4(4种种SUMOSUMO蛋白的一种蛋白的一种) )可结合到可结合到Oct4Oct4蛋白上，从而延蛋白上，从而延长了长了Oct4Oct4的生命他们把的生命他们把SUMO1SUMO1和和Oct4Oct4蛋白蛋白注入活性干细胞中，用显微镜观察荧光抗体来检测，发现这两注入活性干细胞中，用显微镜观察荧光抗体来检测，发现这两种蛋白质分子互相结合在一起研究人员分析了种蛋白质分子互相结合在一起研究人员分析了SUMO-1SUMO-1蛋白质蛋白质结合点的位置，有目的地使结合点的位置，有目的地使Oct4Oct4可能的结合点失效，人为地使可能的结合点失效，人为地使118118号赖氨酸作为结合点。

由于这个点在号赖氨酸作为结合点由于这个点在DNADNA结合点附近，结果结合点附近，结果发现，发现，SUMO-1SUMO-1和和Oct4Oct4的结合体能更加有效地结合到的结合体能更加有效地结合到DNADNA上 　　　　 研究人员还发现，研究人员还发现，Oct4Oct4和和SUMO-1SUMO-1蛋白质的结合体可以更好蛋白质的结合体可以更好地操纵转录启动因子，地操纵转录启动因子，SUMO-1SUMO-1不仅改善不仅改善Oct4Oct4蛋白质功能，并且蛋白质功能，并且延长延长Oct4Oct4的寿命在两种蛋白质注入活细胞的寿命在两种蛋白质注入活细胞1616小时后，结合蛋小时后，结合蛋白质形态比未结合形态多白质形态比未结合形态多4 4倍换言之，通过结合到倍换言之，通过结合到Oct4Oct4上，上，SUMO-1SUMO-1调控干细胞内调控干细胞内Oct4Oct4的含量，并由此决定干细胞是向正常的含量，并由此决定干细胞是向正常方向还是向肿瘤方向分化，这个发现很可能对肿瘤治疗有所帮方向还是向肿瘤方向分化，这个发现很可能对肿瘤治疗有所帮助，特别是对于高助，特别是对于高Oct4Oct4蛋白质浓度造成的肿瘤。

蛋白质浓度造成的肿瘤 第三节第三节 基因突变和基因突变和DNADNA损伤修复损伤修复 　　遗传和变异　　遗传和变异都是生物界普遍存在的自然现象遗传和变都是生物界普遍存在的自然现象遗传和变异的基础都是异的基础都是DNA的碱基排列序列的碱基排列序列, 遗传是遗传是DNA的碱基排列的碱基排列顺序忠实地传给下一代顺序忠实地传给下一代, 变异是变异是DNA的碱基序列发生改变的碱基序列发生改变,且可以遗传且可以遗传        　　DNA损伤损伤是某些因素作用下是某些因素作用下, DNA的结构和功能发生改的结构和功能发生改变变, 阻碍阻碍DNA的复制与转录的复制与转录, DNA的这种变化称的这种变化称DNA的损伤的损伤, 基因突变也是基因突变也是DNA损伤的一种损伤的一种  　　　　2001年年7月英国月英国《《nature》》报道报道DNA修复机制有新发现修复机制有新发现 美国科学家观察到美国科学家观察到一些物质一些物质在细胞在细胞DNA自我修复过程中所起的自我修复过程中所起的作用，这有助于进一步了解细胞的作用，这有助于进一步了解细胞的DNA修复机制，有望为诊断修复机制，有望为诊断和治疗癌症开辟新途径。

和治疗癌症开辟新途径　　细胞发现自身　　细胞发现自身DNA损伤时会损伤时会“停车检修停车检修”，修复完毕之后，修复完毕之后再进入分裂循环的下一阶段如果这种修复功能出问题，细胞再进入分裂循环的下一阶段如果这种修复功能出问题，细胞就容易癌变就容易癌变 　　紫外线、离子辐射、化学物质等都可能给　　紫外线、离子辐射、化学物质等都可能给DNA造成损伤，造成损伤，使其链状结构产生断裂如果细胞觉察到有这种断裂发生，两使其链状结构产生断裂如果细胞觉察到有这种断裂发生，两种起维修作用的分子种起维修作用的分子ATR和和ATM的其中一种就会开始行动的其中一种就会开始行动 　　　　　　科学家用人体细胞组织进行实验，发现　　科学家用人体细胞组织进行实验，发现ATM和和ATR分子分子会修改一种称为会修改一种称为hRad17的蛋白质的蛋白质这种蛋白质被修改之后，这种蛋白质被修改之后，能够能够把一些其它蛋白质装载到损坏的把一些其它蛋白质装载到损坏的DNA链链上，开始修补上，开始修补如果把如果把hRad17换成对换成对ATM和和ATR分子没有反应的变异类型，分子没有反应的变异类型，受损细胞就会无视自己的缺陷而继续分裂。

受损细胞就会无视自己的缺陷而继续分裂 　　研究人员推测，普通的　　研究人员推测，普通的hRad17蛋白质能对染色体进行蛋白质能对染色体进行“扫描扫描”，寻找损伤如果发现断裂，它就启动，寻找损伤如果发现断裂，它就启动ATM或或ATR分分子对自己进行修改，变成能够修补子对自己进行修改，变成能够修补DNA的形式ATM分子负分子负责控制修复责控制修复离子辐射离子辐射造成的损伤，造成的损伤，ATR则负责则负责其它类型其它类型损伤不过，这还需要进一步研究才能确认不过，这还需要进一步研究才能确认　　　　2004年年12月月《《science》》报道了报道了DNA双链缺口修复的新发现双链缺口修复的新发现．．DNA双链出现缺口被认为是发生癌症的一个重要原因最近，双链出现缺口被认为是发生癌症的一个重要原因最近，他们在研究他们在研究DNA双链缺口修复中又有了新发现，尽管有机体内双链缺口修复中又有了新发现，尽管有机体内存在天然的检测和修复缺口的机制，但是存在天然的检测和修复缺口的机制，但是与与DNA损伤修复有关损伤修复有关的因子的因子必须首先绕过必须首先绕过组蛋白组蛋白组蛋白既能保护组蛋白既能保护DNA不受伤害不受伤害但但同时也阻碍了同时也阻碍了DNA的修复的修复。

　　　　多蛋白复合体能够修饰或活动组蛋白，多蛋白复合体能够修饰或活动组蛋白，因此能够克服组蛋因此能够克服组蛋白造成的障碍一直以来，研究人员推测这些复合体与白造成的障碍一直以来，研究人员推测这些复合体与DNA双双链缺口位点上的链缺口位点上的DNA修复酶修复酶联合起作用但到目前为止还不清联合起作用但到目前为止还不清楚楚哪种组蛋白哪种组蛋白修饰复合体完成这项工作、它们如何靶向修饰复合体完成这项工作、它们如何靶向DNA双双链缺口以及它们如何改变组蛋白以利于链缺口以及它们如何改变组蛋白以利于DNA的修复　　的修复　　　　研究发现在这个过程中起作用的是　　研究发现在这个过程中起作用的是含有一些肿瘤抑制剂候含有一些肿瘤抑制剂候选因子的人类复合体选因子的人类复合体，其中就包括一种特殊的叫做，其中就包括一种特殊的叫做H2A.X/v的组的组蛋白变体蛋白变体H2A.X/v能够在接近能够在接近DNA双链缺口时被一种双链缺口时被一种DNA损损伤识别因子伤识别因子磷酸化研究表明磷酸化的磷酸化研究表明磷酸化的H2A.X/v可能专一吸引一可能专一吸引一种叫做种叫做dTip60的复合体并因此靶向的复合体并因此靶向DNA损伤位点。

损伤位点 　　科学家证明这种　　科学家证明这种dTip60复合体能够识别磷酸化的复合体能够识别磷酸化的H2A.X/v，，然后修饰磷酸化的组蛋白以便于将组蛋白从然后修饰磷酸化的组蛋白以便于将组蛋白从DNA上移走在第上移走在第二步中，二步中，dTip60复合体移动磷酸复合体移动磷酸-H2A.X/v并用一种未修饰形式并用一种未修饰形式的组蛋白进行替换科学家的这些发现表明的组蛋白进行替换科学家的这些发现表明dTip60复合体能够复合体能够使使DNA损伤位点更容易被接近以进行最佳的损伤位点更容易被接近以进行最佳的DNA修复，并且在修复，并且在移动移动DNA损伤标记物磷酸损伤标记物磷酸-H2A.X/v的同时告诉细胞这个缺陷已的同时告诉细胞这个缺陷已经被成功修复了经被成功修复了　　这些发现回答了有关　　这些发现回答了有关DNA双链缺口修复的基本问题双链缺口修复的基本问题并最终并最终可能促进找出一些癌症治疗的新策略而且，科学家还将继续可能促进找出一些癌症治疗的新策略而且，科学家还将继续深入研究深入研究dTip60复合体以期彻底弄清这个重要的生物过程复合体以期彻底弄清这个重要的生物过程　　　　2005年年5月月《《Cell》》封面文章报道封面文章报道 DNA修复系统重构现象。

修复系统重构现象     DNA复制错配修复复制错配修复通常可由通常可由DNA聚合酶聚合酶3’→5’的校对功能立即的校对功能立即进行纠正如果进行纠正如果DNA聚合酶没有发现错配，就需要错配修复系聚合酶没有发现错配，就需要错配修复系统来完成统来完成 　　在大肠杆菌中的错配修复系统已经研究得十分透彻，该系　　在大肠杆菌中的错配修复系统已经研究得十分透彻，该系统主要包括统主要包括酶错配矫正酶酶错配矫正酶（（mismatch correction enzyme）、）、DNA聚合酶聚合酶Ⅲ和和DNA连接酶连接酶等等11种蛋白参与可分为启始、切种蛋白参与可分为启始、切除和修复等步骤除和修复等步骤         启始：启始：根据序列上根据序列上GATC中腺嘌呤（中腺嘌呤（A）的甲基化程度不同，）的甲基化程度不同，酶错配矫正酶中的酶错配矫正酶中的MutS部分部分识别错配区域，而识别错配区域，而MutH和和MutL识识别没有甲基化的别没有甲基化的GATC序列之后，将新合成的单链上切出一个序列之后，将新合成的单链上切出一个缺口（缺口（nick）切除：切除：由核酸外切酶将距离由核酸外切酶将距离GATC到错配区域间到错配区域间的的DNA链切除。

为了防止剩下的暴露单链遭到降解，需要有单链切除为了防止剩下的暴露单链遭到降解，需要有单链结合蛋白（链结合蛋白（SSB）将其保护起来将其保护起来修复：修复：由由DNA聚合酶聚合酶Ⅲ全全酶进行合成，连接酶对缺口进行连接酶进行合成，连接酶对缺口进行连接         2006年年5月月《《Cell》》报道发现在报道发现在DNA修复中起重要作用的修复中起重要作用的新蛋白新蛋白-毛发硫营养不良症状组分毛发硫营养不良症状组分A（（TTDA））,在在DNA修复和修复和转录中转录中起重要作中起重要作中        核苷酸切除修复核苷酸切除修复(NER) 机制聚集和调控了大概机制聚集和调控了大概25种蛋白对种蛋白对损伤结构进行识别和切除，其中包括针对紫外线诱发的损伤损伤结构进行识别和切除，其中包括针对紫外线诱发的损伤这一修复机制的中心成员是一种由这一修复机制的中心成员是一种由10个亚基组成的转录个亚基组成的转录/修复修复因子因子IIH(TFIIH) 复合体复合体，除了修复，除了修复DNA作用外，这一复合物作用外，这一复合物还具有调节转录的作用还具有调节转录的作用        TTDA是三种是三种TFIIH基因基因—XPB,  XPD和和TTDA之一，被证之一，被证实与一种稀少的光敏型遗传早熟老化综合症实与一种稀少的光敏型遗传早熟老化综合症—毛发硫营养不良毛发硫营养不良(TTD)相关相关—该综合症的特点是：毛发和指甲易碎，鳞状皮肤该综合症的特点是：毛发和指甲易碎，鳞状皮肤和神经恶化。

和神经恶化                为研究为研究TFIIH复合体中复合体中TTDA亚基亚基的作用，科学家通过绿色的作用，科学家通过绿色荧光蛋白荧光蛋白(GFP)标记标记TTDA和和XPD 亚基，利用高分辨率的共聚焦亚基，利用高分辨率的共聚焦显微镜观察和对比它们的运动及行为结果发现显微镜观察和对比它们的运动及行为结果发现TTDA-GFP与与XPD-GFP稳定地组成稳定地组成TFIIH并且参与并且参与DNA修复修复，而且与仅定位，而且与仅定位于细胞核内的于细胞核内的XPB亚基相比，在细胞质和细胞核中都可以观察亚基相比，在细胞质和细胞核中都可以观察到到TTDA-GFP和和  XPD-GFP为证明在细胞质中为证明在细胞质中TTDA和和XPD是是否与否与TFIIH聚集，研究人员采用一种定制运动监视技术聚集，研究人员采用一种定制运动监视技术—光脱色光脱色荧光恢复技术荧光恢复技术(FRAP)他们观察到他们观察到TTDA动态的与动态的与TFIIH结合，结合，并且并且TTDA仅仅当进行仅仅当进行NER而不是转录的时候才稳定地组成而不是转录的时候才稳定地组成TFIIH 　　科学家由此得出结论：在核心的　　科学家由此得出结论：在核心的TFIIH复合体复合体吸附到吸附到DNA损伤处后，一旦损伤处后，一旦TTDA进入到正确的位置，将会引起构象上的改进入到正确的位置，将会引起构象上的改变来召集其它一些用于修复的亚基。

变来召集其它一些用于修复的亚基TTDA也可帮助也可帮助TFIIH正确正确折叠，折叠，防止它的降解和积累防止它的降解和积累TFIIH到达一种进行到达一种进行NER功能功能所需的所需的水平这些观察解释了为什么不能产生水平这些观察解释了为什么不能产生TTDA的人们经受了这种的人们经受了这种衰弱的症状衰弱的症状　　　　2006年年8月月《《Nature》》报道鹿特丹研究人员报道鹿特丹研究人员发现发现DNA细致修细致修复新基因复新基因，如果没有该基因，机体将更多地以粗略形式进行损伤，如果没有该基因，机体将更多地以粗略形式进行损伤DNA的修复，这将会导致新的损伤，产生癌症的修复，这将会导致新的损伤，产生癌症      　研究人员通过对小鼠细胞中的　研究人员通过对小鼠细胞中的DNA进行特殊处理模拟了放进行特殊处理模拟了放射疗法科学家首先在小鼠细胞中抑活了射疗法科学家首先在小鼠细胞中抑活了Rad54基因基因，这时小鼠，这时小鼠细胞更多地选择了损伤细胞更多地选择了损伤DNA的粗略形式在正常的小鼠细胞中粗的粗略形式在正常的小鼠细胞中粗略形式的修复不会超过略形式的修复不会超过60％，而在这些细胞中这种形式的修复达％，而在这些细胞中这种形式的修复达到了到了80％。

％　　这一结果显示　　这一结果显示Rad54基因基因在以细致方式修复在以细致方式修复DNA双链断裂中双链断裂中起到重要作用，能防治突变科学家希望他们的发现与未来进一起到重要作用，能防治突变科学家希望他们的发现与未来进一步研究将能为癌症治疗带来重要改善与此同时研究人员还对那步研究将能为癌症治疗带来重要改善与此同时研究人员还对那些对放射治疗产生过度反应的患者进行了检查医生将能针对那些对放射治疗产生过度反应的患者进行了检查医生将能针对那些些Rad54基因缺乏患者，提出中等强度的放射治疗基因缺乏患者，提出中等强度的放射治疗  　　在另一试验中，科学家对交联的修复进行了测试这种类　　在另一试验中，科学家对交联的修复进行了测试这种类型的损伤发生在化学疗法中，例如美法仑、丝裂霉素型的损伤发生在化学疗法中，例如美法仑、丝裂霉素C或是或是cisplatin的治疗研究人员在小鼠中抑制了的治疗研究人员在小鼠中抑制了Snm1基因基因的活性随后小鼠给予了小剂量的丝裂霉素化疗随后小鼠给予了小剂量的丝裂霉素化疗     　即使接受很低量的丝裂霉素化疗，带有失活　即使接受很低量的丝裂霉素化疗，带有失活Snm1基因的基因的小鼠也死亡，这可能是因为这种小鼠无法充分地对交联进行修小鼠也死亡，这可能是因为这种小鼠无法充分地对交联进行修复。

复    　　 DNA断裂能以三种形式进行修复断裂能以三种形式进行修复细致方式，细致方式，也就是同源也就是同源重组，是通过将来自完整重组，是通过将来自完整DNA分子的信息复制到断裂分子的信息复制到断裂DNA分分子上来恢复这种断裂而子上来恢复这种断裂而粗略方式粗略方式则被称为则被称为“粘性粘性”重组，它重组，它恢复破裂恢复破裂DNA的时间较短，但有可能会丢失一些信息第三种的时间较短，但有可能会丢失一些信息第三种方式是最简单的，也是方式是最简单的，也是最粗糙的最粗糙的，断裂的末端只是简单地连接，断裂的末端只是简单地连接在一起　　　　2006年年9月月《《 Cell 》》报道报道Salk研究所研究人员研究所研究人员获得获得DNA修修复机制的重大发现复机制的重大发现他们发现细胞能够以他们发现细胞能够以两种方向两种方向来利用通常来利用通常修复断裂的修复断裂的DNA链以保护染色体的完整性的链以保护染色体的完整性的修复机器修复机器这一发现首次解决了一个长期困扰科学家的重要问题现首次解决了一个长期困扰科学家的重要问题　　　　 染色体的自然末端即端粒就好像细胞的修复机器能够进行染色体的自然末端即端粒就好像细胞的修复机器能够进行修复断裂的修复断裂的DNA链。

但是修理染色体端粒可能造成后代细胞发链但是修理染色体端粒可能造成后代细胞发生癌症为了防止细胞的生癌症为了防止细胞的DNA修复机器弄乱具有断裂修复机器弄乱具有断裂DNA链的链的端粒，染色体的末端被隐藏起来并被一队蛋白质形成的一种端粒，染色体的末端被隐藏起来并被一队蛋白质形成的一种保保护性帽子护性帽子所遮蔽     　　Salk研究所的这项新研究发现了一个相互矛盾的事实：为研究所的这项新研究发现了一个相互矛盾的事实：为了了在染色体末端形成这种保护性结构在染色体末端形成这种保护性结构，大自然向这种相同的修，大自然向这种相同的修复机器请求帮助来形成染色体末端的这个复机器请求帮助来形成染色体末端的这个“帽子帽子”长期以来，长期以来，研究人员推测这种保护性的研究人员推测这种保护性的“端粒－蛋白端粒－蛋白”复合体必须在酶需复合体必须在酶需要接近并复制染色体要接近并复制染色体DNA时被拆开时被拆开　　研究人员很惊讶，如果是这样，那么为什么这种假设的　　研究人员很惊讶，如果是这样，那么为什么这种假设的暴暴露染色体末端不会触发露染色体末端不会触发DNA修复反应修复反应呢？新的研究发现它们确呢？新的研究发现它们确实引发了这种修复反应，但是其程度非常有限，即形成实引发了这种修复反应，但是其程度非常有限，即形成保护性保护性的的“帽子帽子”。

　　在　　在DNA复制后的一小段时间中，当细胞为细胞分裂做准备复制后的一小段时间中，当细胞为细胞分裂做准备时，染色体末端被暴露在外面如果这种情况发生在其他的时时，染色体末端被暴露在外面如果这种情况发生在其他的时间段则非常有害他们发现未被保护端粒引来间段则非常有害他们发现未被保护端粒引来DNA损伤反应机损伤反应机器的几种为人熟知的成员聚集在了染色体的末端他们推测器的几种为人熟知的成员聚集在了染色体的末端他们推测修修复成分在染色体末端的定位和这个精确时间中端粒损伤的检测复成分在染色体末端的定位和这个精确时间中端粒损伤的检测对触发重新形成一种保护性端粒结构的过程是必要的对触发重新形成一种保护性端粒结构的过程是必要的 　　研究人员推测，与受损的　　研究人员推测，与受损的DNA链不同，这个修复过程将染链不同，这个修复过程将染色体的最末端回折、隐藏并用蛋白质覆盖色体的最末端回折、隐藏并用蛋白质覆盖         2006年年10月月《《 Cell 》》报道了报道了DNA边转录边修复的新机制边转录边修复的新机制在人体内存在有多种在人体内存在有多种DNA修复的机制，可是目前对这些机制的修复的机制，可是目前对这些机制的了解都十分有限。

最近，来自美国研究人员发现了了解都十分有限最近，来自美国研究人员发现了转录偶联修转录偶联修复（复（TCR））的第一步是如何进行的，的第一步是如何进行的，TCR是一种十分重要但是是一种十分重要但是却了解得十分少的修复机制却了解得十分少的修复机制       RNA聚合酶聚合酶Ⅱ（（RNAPⅡ）在转录时会形成一个）在转录时会形成一个转录泡，转录泡，在在损伤的损伤的DNA处处RNAPⅡ会停滞之后可能造成多种结果最多会停滞之后可能造成多种结果最多的理论模型假设的理论模型假设RNAPⅡ会被降解，把损伤会被降解，把损伤DNA区域区域让出来，让出来，其它蛋白对其进行修复之后再由一个其它蛋白对其进行修复之后再由一个新的新的RNAPⅡ对基因进对基因进行重新转录行重新转录         另外一种理论模型是最初的另外一种理论模型是最初的RNAPⅡ还是保留，然后重新还是保留，然后重新开始转录，跳过损伤区域，或者是往后挪动，消化掉部分已经开始转录，跳过损伤区域，或者是往后挪动，消化掉部分已经合成的合成的RNA，然后再启动，往前转录这两种情况下转录和翻，然后再启动，往前转录这两种情况下转录和翻译蛋白中都可能带有错误。

译蛋白中都可能带有错误 20072007年年7 7月月《《PNASPNAS》》报道了大肠杆菌报道了大肠杆菌DNADNA修复新发现他们修复新发现他们认为认为错配碱基切除和修复错配碱基切除和修复是是细胞细胞的必需功能之一美国研究人的必需功能之一美国研究人员发现一种员发现一种DNADNA双螺旋上的双螺旋上的蛋白蛋白阻碍物阻碍物，这种蛋白能扰乱修复，这种蛋白能扰乱修复过程，从而排除一些考虑的模式过程，从而排除一些考虑的模式 DNADNA错配修复是错配修复是细胞细胞复制后的一种修复机制复制后的一种修复机制, ,具有维持具有维持DNADNA复制保真度复制保真度, ,控制控制基因基因变异的作用变异的作用DNADNA错配修复缺陷错配修复缺陷使整个基使整个基因组不稳定，最终会导致肿瘤和癌症的发生因组不稳定，最终会导致肿瘤和癌症的发生DNADNA错配修复系错配修复系统不仅通过矫正在统不仅通过矫正在DNADNA重组和复制过程中产生的碱基错配而保重组和复制过程中产生的碱基错配而保持基因组的稳定持基因组的稳定, ,而且通过诱导而且通过诱导DNADNA损伤细胞的凋亡而消除由突损伤细胞的凋亡而消除由突变细胞生长形成的癌变。

错配修复缺陷细胞的抗药性也引起了变细胞生长形成的癌变错配修复缺陷细胞的抗药性也引起了癌症化疗研究方面的关注大多数情况下，错配修复健全型细癌症化疗研究方面的关注大多数情况下，错配修复健全型细胞对肿瘤化疗药物敏感，而错配修复缺陷细胞却有较高的抗性胞对肿瘤化疗药物敏感，而错配修复缺陷细胞却有较高的抗性DNADNA错配修复系统通过修复和诱导细胞凋亡维护基因组稳定的错配修复系统通过修复和诱导细胞凋亡维护基因组稳定的功能功能, ,显示了错配修复途径在癌症生物学和显示了错配修复途径在癌症生物学和分子分子医学中的重要医学中的重要性 已经有几种模式来描绘半甲基化的脱氧核糖核酸已经有几种模式来描绘半甲基化的脱氧核糖核酸——d(GATCd(GATC) )序列是如何在一个错配的任一边，以序列是如何在一个错配的任一边，以1000bp1000bp或更远或更远的距离来知道大肠杆菌错配修复的的距离来知道大肠杆菌错配修复的 研究人员在一个研究人员在一个d(GATCd(GATC) )序列和一个错配之间的双螺旋序列和一个错配之间的双螺旋上放置了一个水解缺陷型上放置了一个水解缺陷型EcoRIEcoRI内切酶内切酶，用以阻止双螺旋上，用以阻止双螺旋上信号传递。

这种阻碍信号传递这种阻碍蛋白蛋白在高至在高至80%80%的时间里都抑制的时间里都抑制MutHMutH内内切酶活性切酶活性，利用包含有一个错配和一个，利用包含有一个错配和一个d(GATCd(GATC) )位点的环状位点的环状DNADNA，研究人员也发现双螺旋上的一个定位在阻碍，研究人员也发现双螺旋上的一个定位在阻碍MutHMutH活性活性的两个位点之间更短的那条途径上的两个位点之间更短的那条途径上breakbreak，而且这个，而且这个breakbreak在在长一点的那条信号途径中并没有出现因此作者认为信号是长一点的那条信号途径中并没有出现因此作者认为信号是沿着双螺旋沿着双螺旋contourcontour进行传递，而且进行传递，而且DNADNA的柔软性可能在其中的柔软性可能在其中并没有起到什么作用并没有起到什么作用 一、基因突变一、基因突变 1.基因突变的分类基因突变的分类      突变分类有多种突变分类有多种, 采用基因结构改变类型进行分类：采用基因结构改变类型进行分类：　　(1)点突变点突变  　　    DNA分子中单个碱基的改变分子中单个碱基的改变, 一种碱基被另一种碱基取代。

一种碱基被另一种碱基取代同类碱基之间的取代同类碱基之间的取代,如如A被被G, 或或G被被A取代取代, C被被T, 或或T被被C取取代代, 这类取代称这类取代称转换转换.不同类碱基间的取代不同类碱基间的取代, 如如A被被T,或或C取代取代, G被被C或或T取代取代, C被被G或或A取代取代, T被被A或或G取代取代,这类取代称这类取代称颠换颠换      (2)碱基的插入突变碱基的插入突变           在在DNA的某一位点插入一个或一个以上的碱基的某一位点插入一个或一个以上的碱基     (3)碱基丢失突变碱基丢失突变            在在DNA的某一位点缺失一个或一个以上的碱基的某一位点缺失一个或一个以上的碱基2.2.突变可能造成的后果突变可能造成的后果 突变部位不同可产生不同后果突变部位不同可产生不同后果, ,可有以下几种情形可有以下几种情形: :(1)(1)突变可能使生物更有利于适应环境突变可能使生物更有利于适应环境, , 这种突变将会保这种突变将会保 留和遗传留和遗传, , 引起生物的进化引起生物的进化2)(2)导致生物体的死亡或生命力的明显下降导致生物体的死亡或生命力的明显下降, , 属致死突变。

属致死突变3)(3)虽然不死虽然不死, ,却引起形态和结构的异常却引起形态和结构的异常, , 或发生营养缺或发生营养缺 陷陷, , 或出现新的有害特性或出现新的有害特性4)(4)引起细胞的癌变引起细胞的癌变, ,癌基因和抑癌基因的突变是许多肿癌基因和抑癌基因的突变是许多肿 瘤发生的原因瘤发生的原因5)(5)不发生任何变化和影响不发生任何变化和影响3.3.突变引起遗传信息的改变突变引起遗传信息的改变 由于突变导致以上种种后果由于突变导致以上种种后果, ,其根本原因是碱基或碱基排列其根本原因是碱基或碱基排列顺序的改变顺序的改变, ,因此必将引起遗传信息的改变因此必将引起遗传信息的改变, ,有下列几种情况有下列几种情况: : (1) (1) 突变发生在编码基因突变发生在编码基因, , 密码子的第三个碱基改变密码子的第三个碱基改变, ,可能可能引起密码子的同义突变引起密码子的同义突变, ,不改变该基因编码的蛋白质的结构和性不改变该基因编码的蛋白质的结构和性质质, ,不发生任何表型的变化不发生任何表型的变化. . (2) (2) 突变发生在编码基因突变发生在编码基因, , 密码子第一或第二个碱基发生改密码子第一或第二个碱基发生改变变, ,可能引起密码子的错义突变可能引起密码子的错义突变, ,改变了密码子意义改变了密码子意义, ,即氨基酸发即氨基酸发生改变生改变, ,使该基因编码的蛋白质的结构和性质发生变化使该基因编码的蛋白质的结构和性质发生变化, ,导致该导致该蛋白质的功能丧失或改变。

蛋白质的功能丧失或改变 (3)(3)突变发生在编码基因突变发生在编码基因, , 可能引起密码子的无义突变可能引起密码子的无义突变, , 即突变产生终止密码子即突变产生终止密码子, , 使蛋白质合成提前终止使蛋白质合成提前终止, , 合成合成的蛋白质是不完整的没有功能的蛋白质的蛋白质是不完整的没有功能的蛋白质 (4)(4)插入或丢失插入或丢失1 1个或个或2 2个或不是个或不是3 3的倍数的碱基的倍数的碱基, , 可发可发生移码突变生移码突变 (5)(5)突变发生在基因表达的调控部位突变发生在基因表达的调控部位, ,引起基因不表达引起基因不表达 (6)(6)突变发生在突变发生在mRNAmRNA前体的加工部位前体的加工部位, , 引起不能正确进引起不能正确进行加工行加工, , 不能产生有功能的不能产生有功能的mRNAmRNA 4.4.基因突变的特征基因突变的特征(1)(1)突变以一定的机率随机发生突变以一定的机率随机发生 既然突变是一种普遍的自然现象，那么任何一种生物的任既然突变是一种普遍的自然现象，那么任何一种生物的任何一个个体必然以一定的突变率发生某种突变，但什麽时候发何一个个体必然以一定的突变率发生某种突变，但什麽时候发生是随机的。

生是随机的2)(2)突变有可逆性突变有可逆性 突变的基因有可能再发生突变回复到野生型基因，这种现象突变的基因有可能再发生突变回复到野生型基因，这种现象称回复突变称回复突变 但是这种发生机率是极少的另一种回复突变是但是这种发生机率是极少的另一种回复突变是一个基因发生突变后，一个基因发生突变后， 针对此基因的突变，在另一种基因内发针对此基因的突变，在另一种基因内发生第二次突变，使第一次的突变造成的表型性状的改变得到纠生第二次突变，使第一次的突变造成的表型性状的改变得到纠正，这是一种性状的回复，突变的基因仍然存在正，这是一种性状的回复，突变的基因仍然存在 (3)(3)突变的发生率可被外界因素所加强突变的发生率可被外界因素所加强 许多化学、物理和生物学因素可加强突变的自然发许多化学、物理和生物学因素可加强突变的自然发生率4)(4)突变是可以遗传的突变是可以遗传的 突变发生在突变发生在DNADNA分子上分子上, ,因此因此, , 突变的突变的DNADNA同野生型一同野生型一样样, , 进行复制进行复制, ,通过复制可把突变的通过复制可把突变的DNADNA传给下一代。

如果传给下一代如果这种突变是有利的突变这种突变是有利的突变, ,引起生物的进化引起生物的进化二、基因的损伤二、基因的损伤 基因损伤具有比基因突变范围更广的概念基因损伤具有比基因突变范围更广的概念, ,一切使一切使DNADNA结构和功能发生改变的结构和功能发生改变的DNADNA变化变化, ,都可称为都可称为DNADNA损伤突变也损伤突变也是是DNADNA损伤的一种损伤的一种, ,除以上叙述的突变类型外除以上叙述的突变类型外, ,还包括：还包括： 1.1.碱基损伤碱基损伤 嘧啶二聚体嘧啶二聚体, ,碱基修饰碱基修饰, ,碱基脱氨基碱基脱氨基, ,烷基化烷基化, ,脱碱脱碱基等2.DNA2.DNA链断裂链断裂 有单链断裂和双链断裂有单链断裂和双链断裂三、引起基因突变或损伤的因素三、引起基因突变或损伤的因素1.1.物理因素物理因素（（1 1）紫外线）紫外线 紫外线照射可能引起紫外线照射可能引起DNADNA链上两个相邻的胸腺嘧啶发生聚链上两个相邻的胸腺嘧啶发生聚合反应合反应, ,形成胸腺嘧啶二聚体二聚体的形成使形成胸腺嘧啶二聚体二聚体的形成使DNADNA的结构发生的结构发生改变改变, , 阻止阻止DNADNA的复制和转录（图的复制和转录（图3-83-8）。

 图图3 3－－8 8 在在UVUV辐射下胸腺嘧啶二聚体的形成辐射下胸腺嘧啶二聚体的形成 （（2 2）电离辐射）电离辐射 X-, X-,  -,-, -,-, - -射线射线 电离辐射主要是电离辐射主要是 、、 、、 、、 - -射射线等高能粒子可能引起线等高能粒子可能引起DNADNA结构多种程度不同的损伤结构多种程度不同的损伤, ,这些损这些损伤包括伤包括DNADNA的主链断裂的主链断裂, ,一条或二条链的断裂一条或二条链的断裂, ,碱基聚合碱基聚合, ,糖苷糖苷键的断裂等键的断裂等, ,引起大片段损伤或丢失，造成染色体畸变、基因引起大片段损伤或丢失，造成染色体畸变、基因突变、细胞死亡等突变、细胞死亡等2 2. .化学因素化学因素 3 3（（1 1）烷化剂）烷化剂 4 4 烷化剂可与烷化剂可与DNADNA碱基或糖基上的羟基发生烷基化反应碱基或糖基上的羟基发生烷基化反应, ,生生成成7-7-烷基化鸟嘌呤和烷基化鸟嘌呤和3-3-烷基化腺嘌呤等烷基化碱基烷基化腺嘌呤等烷基化碱基DNADNA复制复制时时, ,这些烷基化碱基可引起碱基配对错误这些烷基化碱基可引起碱基配对错误, ,发生突变。

有多种发生突变有多种类型的烷化剂：烷基硫酸酯类类型的烷化剂：烷基硫酸酯类, ,烷基碳酸酯类烷基碳酸酯类, , 亚硝基化合物亚硝基化合物类类, ,环氧化合物类环氧化合物类, ,重氮化合物类和氮芥类等重氮化合物类和氮芥类等 （（2 2）核苷酸类似物）核苷酸类似物 如如5-5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶, , 是胸腺嘧啶的类似物是胸腺嘧啶的类似物, , 在在DNADNA复制时取代复制时取代胸腺嘧啶进入胸腺嘧啶进入DNA.5-DNA.5-溴尿嘧啶在体内溴尿嘧啶在体内, ,以烯醇式存在以烯醇式存在, ,再次复制再次复制时时, ,与与G G配对配对, ,引起碱基置换突变引起碱基置换突变. .又如又如2-2-氨基嘌呤氨基嘌呤, ,是腺嘌呤类是腺嘌呤类似物似物, ,在在DNADNA复制时进入复制时进入DNA,DNADNA,DNA再次复制时再次复制时, ,发生错配发生错配, ,与与C C配对配对, ,产生置换突变产生置换突变. .（（3 3）亚硝酸盐和亚硝胺）亚硝酸盐和亚硝胺 可加速可加速C脱氨基生成脱氨基生成U，，A脱氨基生成脱氨基生成I （（4 4））代谢产生的活性物质代谢产生的活性物质 代谢产生的有两类活性物质代谢产生的有两类活性物质, ,一是从外界进入一是从外界进入人体的化合物人体的化合物, , 本身没有活性本身没有活性, ,经体内的代谢反应后经体内的代谢反应后, , 产生具有很强反应性的产生具有很强反应性的代谢产物代谢产物, ,例如例如, , 苯芘苯芘, ,黄曲霉毒素等。

另一类是由体内正常代黄曲霉毒素等另一类是由体内正常代谢产生的活性氧谢产生的活性氧(ROS),(ROS),当体内的抗氧化防御系统不能完全消除当体内的抗氧化防御系统不能完全消除ROSROS时时,ROS,ROS就可能损伤就可能损伤DNA, DNA, 产生产生8-8-氧氧-7,8--7,8-二氢二氢-2-2’’脱氧鸟嘌脱氧鸟嘌呤呤(8-OxodG), (8-OxodG), 是一种强致突变剂是一种强致突变剂, ,它导致它导致GTGT颠换颠换, ,常在肿瘤相常在肿瘤相关基因中发现关基因中发现. . 3.3.生物因素生物因素 DNADNA病毒病毒 和和RNARNA病毒感染、质粒转移、基因重组、转病毒感染、质粒转移、基因重组、转坐子的转位等都可能使坐子的转位等都可能使DNADNA发生改变发生改变, , 引起基因突变引起基因突变. .4.4.自发损伤或突变自发损伤或突变 生物体不接触任何致突变剂生物体不接触任何致突变剂, ,也可能自发发生基因也可能自发发生基因突变突变, ,这是一种普遍的自然现象这是一种普遍的自然现象, ,发生的原因比较复杂发生的原因比较复杂 （（1 1））DNADNA复制时的碱基错误配对。

复制时的碱基错误配对 （（2 2）碱基的互变异构碱基的互变异构 （（3 3）自发脱氨基自发脱氨基  四、四、DNADNA损伤修复损伤修复 所有生物都生活在复杂的环境中所有生物都生活在复杂的环境中, ,有外界环境因素的作有外界环境因素的作用用, , 有内部环境的因素作用于有内部环境的因素作用于DNADNA引起引起DNADNA的损伤或突变的损伤或突变, , 而且而且这种损伤或突变发生率是很高的这种损伤或突变发生率是很高的 但是生物体都有强大的修复机制但是生物体都有强大的修复机制, ,绝大多数的损伤或突变绝大多数的损伤或突变在在DNADNA未复制前就被修复未复制前就被修复, ,保持遗传的稳定性保持遗传的稳定性. .生物体内存在多生物体内存在多种修复机制种修复机制, , 采用那一种修复机制对损伤的采用那一种修复机制对损伤的DNADNA进行修复进行修复, , 取取决于决于DNADNA损伤的性质损伤的性质1.1.直接修复直接修复 （（1 1）光复活修复（）光复活修复（PhotoreactivationPhotoreactivation repair repair）） 这是最早被发现的这是最早被发现的DNADNA修复机制修复机制. .光修复是一种酶促反应光修复是一种酶促反应过程过程, , 它可修复因紫外线照射引起的嘧啶二聚体的它可修复因紫外线照射引起的嘧啶二聚体的DNADNA损伤。

损伤 DNA光光修复酶修复酶裂合酶能特异性识别紫外线造成的核酸链裂合酶能特异性识别紫外线造成的核酸链上相邻嘧啶共价结合的二聚体，并与其结合，结合后如受上相邻嘧啶共价结合的二聚体，并与其结合，结合后如受300~600nm的光照射，则酶被激活将二聚体分解为两个正常的光照射，则酶被激活将二聚体分解为两个正常的嘧啶单体，然后酶从的嘧啶单体，然后酶从DNA链上释放，链上释放，DNA恢复正常结构恢复正常结构（见图（见图3-9） 这种修复机制主要存在于低等生物中这种修复机制主要存在于低等生物中, , 如大肠杆菌如大肠杆菌, , 酵酵母母, , 高等植物高等植物, , 昆虫昆虫, , 鸟类鸟类, , 鱼类等，在人体内不存在鱼类等，在人体内不存在图图3-9 光修复的机制光修复的机制（（2 2）烷基转移）烷基转移 O O6 6－－甲基鸟嘌呤－甲基鸟嘌呤－DNADNA－－甲基转移酶是一种自杀性酶，甲基转移酶是一种自杀性酶，它将它将O O6 6－－甲基鸟嘌呤的甲基转移到酶本身的半胱氨酸残基甲基鸟嘌呤的甲基转移到酶本身的半胱氨酸残基上，而修复上，而修复DNADNA，，这是一个不可逆反应。

它也可以修复其这是一个不可逆反应它也可以修复其他烷基化鸟嘌呤，他烷基化鸟嘌呤， 但修复活性低但修复活性低 2.2.碱基切除修复碱基切除修复 主要修复小段主要修复小段DNADNA的损伤，例如甲基化剂产生、氧化的损伤，例如甲基化剂产生、氧化和电离辐射损伤的碱基等碱基切除修复，有和电离辐射损伤的碱基等碱基切除修复，有DNADNA糖苷酶、糖苷酶、APAP内切核酸酶、内切核酸酶、DNADNA聚合酶和连接酶参与聚合酶和连接酶参与（（1 1）基本过程）基本过程 先由先由DNADNA糖苷酶水解损伤的碱基或碱基残留物与脱氧核糖苷酶水解损伤的碱基或碱基残留物与脱氧核糖之间的糖苷键，产生无碱基脱氧核糖（糖之间的糖苷键，产生无碱基脱氧核糖（APAP） 再由一对再由一对APAP核酸内切酶分别水解去除了碱基的、无碱核酸内切酶分别水解去除了碱基的、无碱基脱氧核糖两侧的磷酸二酯键基脱氧核糖两侧的磷酸二酯键 然后由然后由DNADNA聚合酶进行复制补平切除后留下的缺口；最聚合酶进行复制补平切除后留下的缺口；最后由连接酶连接切口（图后由连接酶连接切口（图3-103-10）。

 图图3-10 3-10 碱基切除修复机制碱基切除修复机制 （（2 2））DNADNA糖苷酶糖苷酶 它们的功能是水解损伤碱基与脱氧核糖之间的糖苷键，它们的功能是水解损伤碱基与脱氧核糖之间的糖苷键，产生无碱基核糖（产生无碱基核糖（APAP） 在人类细胞中有在人类细胞中有5 5种种DNADNA糖苷酶和糖苷酶和1 1种种APAP内切核酸酶，内切核酸酶，DNADNA糖苷酶分别是尿嘧啶糖苷酶分别是尿嘧啶DNADNA糖苷酶、羟甲基尿嘧啶糖苷酶、羟甲基尿嘧啶DNADNA糖苷酶、糖苷酶、胸腺嘧啶二乙醇胸腺嘧啶二乙醇DNADNA糖苷酶、糖苷酶、N-N-甲基嘌呤甲基嘌呤DNADNA糖苷酶和糖苷酶和8-8-羟基羟基鸟嘌呤鸟嘌呤DNADNA糖苷酶，它们有特异性，分别水解切除相应的修糖苷酶，它们有特异性，分别水解切除相应的修饰碱基（表饰碱基（表3-43-4）  表表3-4 DNA3-4 DNA糖苷糖苷酶酶         DNA糖苷糖苷酶酶 水解的糖苷水解的糖苷键                       损伤碱基来源碱基来源  尿尿嘧啶DNA   糖苷糖苷酶酶 尿尿嘧啶、胸腺、胸腺嘧啶             复制复制时的碱基的碱基错配配     脱氨基；脱氨基；                                             羟甲基尿甲基尿嘧啶DNA糖苷糖苷酶酶 羟甲基尿甲基尿嘧啶                       胸腺胸腺嘧啶甲基的甲基的                                                                            氧化和脱氨基氧化和脱氨基胸腺胸腺嘧啶乙二醇乙二醇DNA糖糖苷苷酶酶 5，，6二二羟胸腺胸腺嘧啶                 紫外紫外线照射照射损伤 N-甲基甲基嘌嘌呤呤DNA糖苷糖苷酶酶 烷基化基化嘌嘌呤呤                             各种各种烷化化剂产生的生的                                                N3-MeAde和和 N7-AlkG                                                8-羟基基鸟嘌嘌呤呤DNA糖苷糖苷酶酶7，，8二二羟-8-氧氧鸟嘌嘌呤呤             离离辐射和氧化射和氧化（（3 3））APAP内切核酸酶内切核酸酶 APAP内切核酸酶的功能是切开内切核酸酶的功能是切开APAP位点的两侧的磷酸位点的两侧的磷酸二酯键，除去无碱基脱氧核糖。

有两类二酯键，除去无碱基脱氧核糖有两类APAP内切核酸酶：酶内切核酸酶：酶I I和和酶酶IIII，酶，酶I I切开切开APAP位点位点3 3’’侧的磷酸二酯键，酶侧的磷酸二酯键，酶IIII切开切开APAP位点位点5 5’’侧的磷酸二酯键侧的磷酸二酯键 在人类细胞中，所有已知的酶在人类细胞中，所有已知的酶I I都是都是DNADNA糖苷酶，因此，酶糖苷酶，因此，酶IIII才是真正的才是真正的APAP内切核酸酶内切核酸酶4 4）修复合成）修复合成 碱基切除修复仅能修复小段碱基切除修复仅能修复小段DNADNA损伤，经损伤，经DNADNA糖苷酶和糖苷酶和APAP内内切核酸酶作用产生小段的缺口（切核酸酶作用产生小段的缺口（3-43-4个碱基）在体外用模拟个碱基）在体外用模拟底物试验表明，底物试验表明，DNADNA聚合酶聚合酶 比比 、、 更适合修复这种小缺口更适合修复这种小缺口3.3.核苷酸切除修复核苷酸切除修复 是大段是大段DNADNA损伤修复系统，但对由直接修复和碱基切除修损伤修复系统，但对由直接修复和碱基切除修复体系修复的损伤碱基也能修复。

复体系修复的损伤碱基也能修复1 1）基本过程）基本过程 切除修复的基本策略在原核细胞和真核细胞基本上是相同切除修复的基本策略在原核细胞和真核细胞基本上是相同的，这两个体系中都有一个多亚基的、的，这两个体系中都有一个多亚基的、ATPATP依赖的核酸酶进行依赖的核酸酶进行双切割，即在损伤部位的两侧切开磷酸二酯键，除去损伤的寡双切割，即在损伤部位的两侧切开磷酸二酯键，除去损伤的寡核苷酸 3 3’’侧的切割位点，大肠杆菌和人细胞内都是在损伤部位侧的切割位点，大肠杆菌和人细胞内都是在损伤部位的的3 3’’侧第侧第5 5个磷酸二酯键；但在个磷酸二酯键；但在5 5’’侧则不同，在大肠杆菌内侧则不同，在大肠杆菌内是在第是在第8 8个，而在人细胞内是第个，而在人细胞内是第2424个磷酸二酯键个磷酸二酯键  但是，这种切割位点依损伤情况和损伤序列的差异可能有但是，这种切割位点依损伤情况和损伤序列的差异可能有所变化一般来说，切下的寡核苷酸为所变化一般来说，切下的寡核苷酸为12-1312-13个残基（大肠杆个残基（大肠杆菌）或菌）或24-2924-29残基。

切除损伤碱基后留下的大段缺口，由残基切除损伤碱基后留下的大段缺口，由DNADNA聚合酶聚合酶I I（（大肠杆菌）或大肠杆菌）或DNADNA聚合酶聚合酶 或或 （人）进行修补合成，（人）进行修补合成，最后由最后由DNADNA连接酶连接连接酶连接2 2）切除核酸酶（）切除核酸酶（ExcinucleaseExcinuclease）） 是一种需要是一种需要ATPATP的多亚基酶，大肠杆菌的酶有的多亚基酶，大肠杆菌的酶有3 3个亚基，个亚基，而人体内的酶是而人体内的酶是1616亚基在所有亚基的联合作用下，在损伤亚基在所有亚基的联合作用下，在损伤部位部位3 3‘‘- -和和5 5’’－两侧的磷酸二酯键进行双切割－两侧的磷酸二酯键进行双切割（（3 3）修复合成和连接修复合成需要）修复合成和连接修复合成需要PCNAPCNA 因为因为5 5种人的种人的DNADNA聚合酶中，仅有聚合酶中，仅有DNADNA聚合酶聚合酶 和和DNADNA聚合酶聚合酶 需要需要PCNAPCNA，，所以负责修复合成的是所以负责修复合成的是DNADNA聚合酶聚合酶 或或 。

大肠杆菌的修复合成酶是大肠杆菌的修复合成酶是DNADNA聚合酶聚合酶I I还需要还需要RFCRFC，，RFCRFCPCNAPCNA复合物有两个功能：将核酸酶切除产生的产物复合物复合物有两个功能：将核酸酶切除产生的产物复合物解离下来；把解离下来；把DNADNA聚合酶装到需要修复的聚合酶装到需要修复的DNADNA上，形成修复复合上，形成修复复合物，进行修复合成；修复合成的一段物，进行修复合成；修复合成的一段DNADNA再由再由4 4种连接酶中的任种连接酶中的任何一种连接酶连接，最可能的是连接酶何一种连接酶连接，最可能的是连接酶I I（（见图见图3-113-11） 图图3-11 3-11 大肠杆菌大肠杆菌DNADNA的切除修复机制的切除修复机制 l4.4.重组修复重组修复( (recombinationalrecombinational repair) repair)l        在某些情况下没有互补链可以直接利用，例如在在某些情况下没有互补链可以直接利用，例如在DNA复制进行时发生复制进行时发生DNA损伤，此时损伤，此时DNA两条链已经分开，其两条链已经分开，其修复可用修复可用DNA重组方式：重组方式：l①①受损伤的受损伤的DNA链复制时，产生的子代链复制时，产生的子代DNA在损伤的对应在损伤的对应部位出现缺口。

部位出现缺口l ②②另一条母链另一条母链DNA与有缺口的子链与有缺口的子链DNA进行重组交换，将进行重组交换，将母链母链DNA上相应的片段填补子链缺口处，而母链上相应的片段填补子链缺口处，而母链DNA出现出现缺口③③以另一条子链以另一条子链DNADNA为模板，经为模板，经DNADNA聚合聚合酶催化合成一新酶催化合成一新DNADNA片段填补母链片段填补母链DNADNA的缺口，最后由的缺口，最后由DNADNA连接酶连接，完连接酶连接，完成修补 重重组组修修复复不不能能完完全全去去除除损损伤伤，，损损伤伤的的DNADNA段段落落仍仍然然保保留留在在亲亲代代DNADNA链链上上，，只只是是重重组组修修复复后后合合成成的的DNADNA分分子子是是不不带带有有损损伤伤的的，，但但经经多多次次复复制制后后，，损损伤伤就就被被““冲冲淡淡””了了，，在在子子代代细细胞胞中中只只有有一一个个细细胞胞是是带带有损伤有损伤DNADNA的l5 5．．SOSSOS修复：修复：l 这是一种在这是一种在DNADNA分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时出分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时出现的修复机制，以现的修复机制，以SOSSOS借喻细胞处于危急状态。

借喻细胞处于危急状态l DNADNA分子受到长片段高密度损伤，使分子受到长片段高密度损伤，使DNADNA复制过程在损伤部位受复制过程在损伤部位受到抑制l 损伤诱导一种特异性较低的新的损伤诱导一种特异性较低的新的DNADNA聚合酶，以及重组酶等的产聚合酶，以及重组酶等的产生l   由这些特异性较低的酶继续催化损伤部位由这些特异性较低的酶继续催化损伤部位DNADNA的复制，复制完的复制，复制完成后，保留许多错误的碱基，从而造成突变成后，保留许多错误的碱基，从而造成突变 目目前前对对真真核核细细胞胞的的DNADNA修修复复的的反反应应类类型型、、参参与与修修复复的的酶酶类类和和修修复复机机制制了了解解还还不不多多，，但但DNADNA损损伤伤修修复复与与突突变变、、寿寿命命、、衰衰老老、、肿肿瘤瘤发发生生、、辐射效应、某些毒物的作用都有密切的关系辐射效应、某些毒物的作用都有密切的关系 人人类类遗遗传传性性疾疾病病已已发发现现40004000多多种种，，其其中中不不少少与与DNADNA修修复复缺缺陷陷有有关关，，这些这些DNADNA修复缺陷的细胞表现出对辐射和致癌剂的敏感性增加。

修复缺陷的细胞表现出对辐射和致癌剂的敏感性增加 例例如如着着色色性性干干皮皮病病就就是是第第一一个个发发现现的的DNADNA修修复复缺缺陷陷性性遗遗传传病病，，患患者者皮皮肤肤和和眼眼睛睛对对太太阳阳光光特特别别是是紫紫外外线线十十分分敏敏感感，，身身体体暴暴光光部部位位的的皮皮肤肤干干燥燥脱脱屑屑、、色色素素沉沉着着、、容容易易发发生生溃溃疡疡、、皮皮肤肤癌癌发发病病率率高高，，常常伴伴有有神神经经系系统统障障碍碍，，智智力力低低下下等等，，病病人人的的细细胞胞对对嘧嘧啶啶二二聚聚体体和和烷烷基基化化的的清除能力降低清除能力降低。