小徐的分生危机第三弹-dna的突变和修复

第九章:DNA的突变和修复突变原因修复突变重组Homologousrecombination(同源重组）Site-specificrecombination(位点专一重组)Transposition(转座）引起突变的原因诱变因素复制中发生错误化学物理确保复制的准确性复制错误类型点突变插入或缺失碱基配对过程中存在互变现象DNA多聚酶I自然突变点突变:1.转换Transitions(嘌呤到嘌呤,嘧啶到嘧啶)2.颠换Transversions(嘧啶到嘌呤,嘌呤到嘧啶)插入（Insertions）or缺失（deletions）ATG,GTG,……GAG,CCG,GCC,GAG,TAGATG,GTG,……GAG,CTG,GCC,GAG,TAGATG,GTG,……GAG,CCG,GCC,GAG,TAGATG,GTG,……GAG,CG,GCC,GAG,TAGATG,GTG,……GAG,CGG,CCG,AGT,AGPointmutation点突变Insertionsordeletions插入或缺失missense复制错误复制错误和它们的修复修复复制错误:错配修复提高了DNA合成精确性2-3个数量级原核真核错配修复去除了逃避了校正系统的一些错误两个挑战:1快速发现错误配对2准确地修正错误原核错配修复系统MismatchrepairsystemMutSMutLMutHUrvD三个核酸外切酶exonucleases中的一个MutS扫描DNA,从错配引起DNA骨架的扭曲变形上识别出他们MutS包围含错误配对的DNA，诱导DNA产生一个明显的纽结和MutS自身构象上的变化DNAiskinkedMutS时一个二聚物.一个单体和错误序列结合,而另一个单体没有特异性.募集MutL,MutL激活MutH,酶能在错配位点附近的一条链上产生一个切口或割口.切口形成后由一种特殊的DNA解旋酶(UrvD)和三个核酸外切酶中的一个发挥作用不同的核酸外切酶被用来去除MutH和错配产生的切口之间的ssDNA.recruitsMutL,MutLactivatesMutH,enzymecausinganincisionornickononestrandnearthesiteofthemismatch.Nickingisfollowedbythespecifichelicase(UrvD)andoneofthreeexonucleasesExonucleaseVIIorIDNApolymeraseIII大肠杆菌错配修复系统是如何识别错配的序列的?DAM甲基化酶甲基化了5’-GATC-3’序列上的一个残基复制产生了半甲基化的DNAMutH产生了未甲基化的子链ErrorsinreplicationReplicationerrorsandtheirrepairRepairofReplicationerrors:MismatchrepairIncreasetheaccuracyofDNAsynthesisfor2-3ordersofmagnitudes.ProkaryoteEukaryote真核细胞也用类似的物质来进行修复MutS(MSH)andMutL(MLH).潜在的机制是不一样的，对此人民还没有很好的理解。DNAdamageandtheirrepair原因Repair•DNA损伤的直接逆转DirectreversalofDNAdamage•碱基切除修复Baseexcisionrepair•核苷酸切除修复Nucleotideexcisionrepair•DSB修复Recombination(DSB)repairs•移损DNA合成TranslesionDNAsynthesis•自发性损伤damagespontaneousl•烷化反应，氧化反应，辐射alkylation,oxidationandradiation•碱基类似物baseanalogs•嵌入剂intercalatingagentsDNA由于水解和去氨基作用自发性地发生损伤脱氨基CU水解产生嘌呤脱氧核糖Deamination5-mCT解释了为什么DNA含有T而不是UAlkylation,OxidationNitrosamines(亚硝胺)Reactiveoxygenspecies(O2-,H2O2,OH•)辐射Radiation碱基类似物baseanalogs点突变插入基团插入或缺失双链DNA损伤一些损伤,例如胸腺嘧啶二聚体,DNA骨架产生切口或断裂,产生了复制和转录过程中的障碍一些损伤产生了被改变的碱基，它们对于复制毫无意义但会产生错配,进而导致突变.DNAdamageandtheirrepairCausesRepair•DirectreversalofDNAdamage•Baseexcisionrepair•Nucleotideexcisionrepair•Recombination(DSB)repairs•TranslesionDNAsynthesis•damagespontaneousl•alkylation,oxidationandradiation•baseanalogs•intercalatingagents•damagespontaneousl•alkylation,oxidationandradiation•baseanalogs•intercalatingagentsDNA损伤的直接逆转光复活DNA嘧啶二聚体结构在可见光条件下被修复.甲基转移酶催化O6-甲基鸟嘌呤的甲基基团转移到该酶的一个半胱氨酸残基上，从而在DNA中恢复成正常的G.去除甲基碱基切除修复AP内切酶和外切酶切除脱碱基糖DNA多聚酶和连接酶完成接下来的修复工作.糖基化酶识别受损碱基去除受损碱基oxoG:Arepair.AglycosylaserecognizesthemispairandremovesA.Fail-safesystems核苷酸切除修复1.识别双螺旋结构上的扭曲2.切除带有损伤的一小段单链片段.3.DNA多聚酶和连接酶来填坑.NucleotideExcision-RepairUvrA:检查DNA中的扭曲UvrB:使DNA扭曲，产生ssDNA并募集UvrCUvrC产生两个切开口UvrD释放ssDNA转录耦联修复Transcription-couplerepair:nucleotide将核苷酸切除修复蛋白募集到受阻的RNA聚合酶上重组修复Double-strandbreak(DSB)repairpathwayFigure10-4.DamageintheDNAtemplatecanleadtoDSBformationduringreplicationFIGURE10-3DSBrepairmodelforhomologousrecombinationTranslesionDNAsynthesis在之前的修复过程都不能很有效地发挥作用时启动1.移损合成是由一系列特化的DNA催化，直接在DNA损伤位点进行DNA合成.2.移损聚合酶是在DNA损伤时由细胞产生的3.移损聚合酶的产生是SOS反应（SOSresponse）结果的一部分.TranslesionDNAsynthesisinE.coli