生物化学DNA的突變與修復

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1、生物化學DNA的突變與修復DNAMutationandRepairDNA的突變與修復DNAmethylationCanalsoleadtomutationsDNArepairTypesofDNAdamageTypesofrepairDirectrepairNucleotideexcisionrepairbaseexcisionrepairPostreplicationrepairMismatchrepair突變由數種DNA鹼基序列改變所產生一個鹼基對置換(substitution)鹼基刪除(deletion):一或多對鹼基被刪除嵌入(insertion

2、):一或多對的鹼基嵌入DNA一股中一個鹼基對置換(transition)一個鹼基置換另一個是最常見的突變型式。有兩種可能的型式。同類置換(transition)其為將一個嘌呤以另一種嘌呤置換或一種嘧啶被另一種嘧啶取代。相反地異類置換(transversion)則以嘧啶置換嘌呤，或以嘌呤置換嘧啶。ATGCATGC同類置換(transition)ATGCATGC異類置換(transversion)鹼基對置換所造的突變錯誤意義突變(missensemutation):結果造成錯誤基因，錯誤胺基酸鹼基對置換所造的突變無意義突變(nonsensemutation

3、):結果造成錯誤基因，出現停止訊息，提前終止蛋白質合成。鹼基對置換所造的突變有意義突變(sensemutation):雖然基因突變，但基因意義並未改變，仍然出現相同的胺基酸。突變由數種DNA鹼基序列改變所產生鹼基刪除(deletion):一或多對鹼基被刪除嵌入(insertion):一或多對的鹼基嵌入DNA一股中NNNHCHOCH35-methylcytosineNNOHTOCH3thymineNNNHCHO5-methylcytosineNNOHUOuracil+H2OCH3H-NH3DNA中的甲基化的胞嘧啶會以相當的速率自動地去胺形成尿嘧啶，他們之

4、間僅有的不同只是胸腺嘧啶(thymine)的甲基代替了尿嘧啶的C-5之氫。尿嘧啶胸腺嘧啶甲基化的胞嘧啶-NH3胞嘧啶的去胺作用可能引起突變胞嘧啶的去胺作用可能引起突變胞嘧啶的去胺作用可能引起突變，因為尿嘧啶與腺嘌呤(adenine)配對，所以子股之一會含A．U鹼基對而不是最初的G．C鹼基對CTmeCGUGCGUA為什麼甲基化的鹼基被DNA使用而非RNA胸腺嘧啶上的甲基是其與去胺胞嘧啶的分辨標籤。如果胸腺嘧啶在DNA中沒有被使用到，正確位置上的尿嘧啶便很難從脫胺形成的胞嘧啶中分辨出來。這個缺陷可能持續而沒被注意到，則在子代DNA分子之一的一個G．C鹼基

5、對必然後突變成A．U。避免這種突變則靠一種只找尿嘧啶而不理胸腺嘧啶的修補系統。在DNA中使用胸腺嘧啶。而不用尿嘧啶似乎是為了提高基因訊息的準確性。相反地，RNA不被修復，所以尿嘧啶在RNA中被使用，因為它是耗費較少的建造材料單元。化學突變-5-溴尿嘧啶(5-bromouracil)鹼基類似物(Baseanalogs)，如5-溴尿嘧啶(5-bromouracil)，可合併入DNA。在DNA複製中。因改變鹼基配對的結果而導至置換突變5-溴尿嘧啶為胸腺嘧啶(thymine)的相似物，正常情況與腺嘌呤(adenine)配對。化學突變-2-aminopurine

6、2-aminopurine通常與胸腺嘧啶配對。2-Aminopurine可與胞嘧啶(cytosine)形成單一的氫鍵。2-aminopurine可以產生ATGC置換。其他突變原-化學性修飾DNA鹼基原本腺嘌呤(adenine)與胸腺嘧啶配對亞硝酸(nitrousacid)與含胺基的鹼基反應。腺嘌呤(adenine)被氧化性去胺反應成為亞黃嘌呤(hypoxanthine)結果亞黃嘌呤與胞嘧啶配對。而不與胸腺嘧啶配對。其他突變原-化學性修飾DNA鹼基原本胞嘧啶(cytosine)與鳥糞嘌呤(guanine)配對胞嘧啶經由去胺作用(deamination)

7、成為尿嘧啶(uracil)，結果尿嘧啶與腺嘌呤配對而不是鳥糞嘌呤配對DNA修補（DNArepair)所有的細胞擁有修補的機制:鹼基可能被改變或丟失，支架磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)可能被破壞，而雙股間可能共價性地交叉連接。這些損傷是由於離子化放射線，紫外線和許多化學物質所引起。大部分DNA所受的破壞可以被修補，因為遺傳訊息是貯存在雙股螺旋的兩股上，因此一股失去的訊息可由另一股取回。照射紫外光引起DNA的損傷-嘧啶二聚體(pyridinedimers)DNA股上鄰近的嘧啶殘基可以變成共價連結。如此的嘧啶二聚體不能適合雙螺旋，因此複製

8、和基因表現會受到阻礙，直到損傷被移除。嘧啶二聚體的切除-UvrABC酵素複合體2個UvrA蛋白