分子生物学--第15章dna损伤与修复

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1、DNA损伤与修复DNADamageandRepair第十五章目的与要求学时：21.掌握：DNA损伤的类型2.掌握：DNA损伤修复的方式3.了解：DNA损伤、修复的意义4.了解：DNA损伤的因素各种体内外因素所导致的DNA组成与结构的变化称为DNA损伤（DNAdamage）电离辐射氧自由基烷化剂复制错误核苷类似物其一，DNA的结构发生永久性改变，即突变其二，导致DNA失去作为复制和/或转录的模板的功能DNA损伤的后果:DNA损伤DNADamage第一节一、多种因素通过不同机制导致DNA损伤（一）体内因素DNA复制错误DNA自身

2、的不稳定性机体代谢过程中产生的活性氧2017年3月科学杂志论文：癌症发生的原因中运气不好占66.1%。DNA复制错误：1.碱基错配互变异构移位（tautomericshift）:碱基发生了酮式-烯醇式或氨基-亚氨基异构体互变，造成碱基配对发生改变，使复制后的子链上出现错误。2.复制打滑脆性X综合征X染色体上(CGG)n重复序列的拷贝数增加。在男性中的发病率为1/1000~1/1500，在所有男性智力低下患者约10%~20~为本病所引起。肌强直性营养不良19号染色体上编码肌强直性蛋白激酶Dystrophiamyotonicap

3、roteinkinase(DMPK)3’-UTR区(CTG)n重复序列扩增导致。多见于青春期后，男多于女。主要症状为肌无力、肌萎缩和肌强直。面容瘦长，颧骨隆起，呈斧状脸，颈消瘦而稍前屈。骨骼肌收缩后松弛显著延迟，导致明显的肌肉僵硬DNA自身的不稳定性：DNA结构自身的不稳定性是DNA自发性损伤中最频繁和最重要的因素。当DNA受热或所处环境的pH值发生改变时，DNA分子上连接碱基和核糖之间的糖苷键可自发发生水解，导致碱基的丢失或脱落，其中以脱嘌呤最为普遍。含有氨基的碱基还可能自发脱氨基反应，转变为另一种碱基，即碱基的转变，如C

4、转变为U，A转变为I（次黄嘌呤）等。活性氧（ROS）：反应活性很高的含氧自由基和H2O2。自由基：外层轨道带有未配对电子的原子、原子团或分子。（·O2-和·OH等）含氧自由基可造成碱基的氧化，如8-氧鸟嘌呤（7,8-oxoG,GO）可与C或A配对，造成G-C→T-A的颠换。机体代谢过程中产生的活性氧羟自由基作用：破坏碱基结构核糖分解DNA链断裂DNA链、蛋白质的交联（二）体外因素物理因素化学因素生物因素物理因素：电离辐射（核辐射、各种射线）、非电离辐射（紫外线、各种电器发出的辐射）岡崎化学因素：自由基碱基类似物碱基修饰剂、烷

5、化剂嵌入性染料5-BrdU（酮式-A；烯醇式-G）(T碱基类似物）亚硝酸盐氧化脱氨（C→U）（碱基修饰）SAM使G甲基化（G与T配对）（烷化剂）黄曲霉素B（攻击碱基，书235页）吖啶类化合物:吖啶橙(嵌入染料)嵌入染料物理和化学因素对DNA的损伤二、DNA损伤有多种类型碱基脱落碱基结构破坏嘧啶二聚体形成DNA单链或双链断裂DNA交联根据DNA结构的改变分为：碱基脱落碱基结构破坏导致碱基之间发生错配EMS(甲基磺酸乙酯)嘧啶二聚体DNA链发生断裂：DNA损伤的类型（从损伤后果上）碱基置换缺失插入链的断裂转换颠换DNA损伤的后果

6、信号传导异常长期效应衰老肿瘤疾病DNA修复机制短期效应异常增生和代谢生理功能紊乱细胞死亡基因表达异常基因组不稳定DNA损伤的修复TherepairofDNAdamage第二节托马斯·林达尔（TomasRobertLindahl）1938年1月28日出生，瑞典医学家，专门从事癌症研究，挪威科学和文学研究院的成员。发现碱基切除修复。保罗·莫德里奇（PaulModrich），1946年出生，美国科学家，在杜克大学担任生物化学教授，以及在霍华德休斯医学研究所担任研究员。发现DNA错配修复。阿齐兹·桑贾尔（AzizSancar），19

7、46年生于土耳其萨武尔，美国和土耳其国籍生物学家，专门从事DNA修复、细胞周期检查点、生物钟方面的研究。直接观察到了光解酶修复胸腺嘧啶二聚体的过程。2015诺贝尔化学奖获奖理由是“DNA修复的细胞机制研究”常见的DNA损伤修复途径修复途径修复对象参与修复的酶或蛋白光复活修复嘧啶二聚体光复活酶碱基切除修复受损的碱基DNA糖基化酶、无嘌呤嘧啶核酸内切酶核苷酸切除修复嘧啶二聚体、DNA螺旋结构的改变大肠杆菌中UvrA、UvrB、UvrC和UvrD，人XP系列蛋白XPA、XPB、XPC……XPG等错配修复复制或重组中的碱基配对错误大

8、肠杆菌中的MutH、MutL、MutS，人的MLH1、MSH2、MSH3、MSH6等重组修复双链断裂RecA蛋白、Ku蛋白、DNA-PKcs、XRCC4损伤跨越修复大范围的损伤或复制中来不及修复的损伤RecA蛋白、LexA蛋白、其他类型DNA聚合酶常见的DNA损伤及其修复机制`DNA损伤因