河北农业大学：《分子生物学》课程教学资源（PPT课件）第五章 DNA损伤、修复和突变

第五章 DNA损伤、修复 和突变

第五章 DNA损伤、修复 和突变

概述：损伤因素及其类型 第一节复制过程中的错配修复 第二节 损伤修复 第三节 限制和修饰 第四节 突变类型 第五节 回复突变（抑制突变） 第六节突变剂和突变生成

第四节 突变类型 第五节 回复突变(抑制突变) 第六节 突变剂和突变生成 概述：损伤因素及其类型 第一节 复制过程中的错配修复 第二节 损伤修复 第三节 限制和修饰

引起损伤的因素： >自发性损伤（复制中的损伤、碱基的自发性化学改变、 自发脱碱基、细胞的代谢产物对DNA的损伤) 物理因素引起的损伤（电离辐射、紫外线） ◆化学因素引起的损伤（烷化剂、碱基类似物〉 引起损伤的类型： 碱基脱落、碱基（或核苷）改变、错误碱基（碱基的取 代)、碱基的插入或缺失、链的断裂、链交联（链内、链 间)、嘧啶二聚体等等

引起损伤的因素: ♦ 自发性损伤(复制中的损伤、碱基的自发性化学改变、 自发脱碱基、 细胞的代谢产物对DNA的损伤) ♦ 物理因素引起的损伤(电离辐射、紫外线) ♦ 化学因素引起的损伤（烷化剂、碱基类似物） 引起损伤的类型： 碱基脱落、碱基（或核苷）改变、错误碱基（碱基的取 代）、碱基的插入或缺失、链的断裂、链交联（链内、链 间）、嘧啶二聚体等等

广义的修复系统： DNA聚合酶的校对功能（复制的范畴） 尿嘧啶-N-糖苷酶修复系统 (复制时U的渗入、C脱氨氧化成U) 错配修复系统 ◆损伤修复系统（光复活、重组修复、SOS修复等） ★限制修饰系统-—-一对付外源DNA的入侵

广义的修复系统： ♦ DNA聚合酶的校对功能(复制的范畴) ♦ 尿嘧啶-N-糖苷酶修复系统 （复制时U的渗入、C脱氨氧化成U） ♦ 错配修复系统 ♦ 损伤修复系统(光复活、重组修复、SOS修复等) ★ 限制修饰系统-对付外源DNA的入侵

第一节复制过程中的错配 的修复

第一节 复制过程中的错配 的修复

1、错配修复碱基来源：校正活性所漏校的碱基 使复制的保真性提高102~103倍 错配修复 系统MRS Mismatch Repair -C- System) DNA mismatch DNApol(ξ=10-8) 经第二次校正ξ=1011

DNA mismatch + - A- - -C- DNApol (ξ= 10-8 ) 经第二次校正ξ= 10-11 错配修复 系统(MRS Mismatch Repair System) 1、错配修复碱基来源：校正活性所漏校的碱基 使复制的保真性提高102～103倍

2、错配修复系统(Mismatch repair system) (1)组成 DNA腺嘌呤甲基化酶m6A甲基化酶) dam gene DNA polymerase Helicase SSB 外切核酸酶(I和Ⅶ) 连接酶 MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits mutH,L,S 识别新生链中非mA的GATC序列 扫描新生链中错配碱基 酶切含错配碱基的新生DNA区段

2、错配修复系统（Mismatch repair system） DNA polymerase Helicase SSB 外切核酸酶(Ⅰ和Ⅶ) 连接酶 MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits mutH, L, S DNA腺嘌呤甲基化酶(m dam gene 6A甲基化酶) 扫描新生链中错配碱基 识别新生链中非m6A 的GATC序列 酶切含错配碱基的新生DNA区段 （1）组成

CHs GATC DNA合成过程中的甲基化变化 CTAG CHs Replication DNA中的GATC(palindromic seq) CHs GATC 为m6A甲基化敏感位点 CTAG 平均每2kb左右有一GATC seq: For a short period following replication the template strand is CHs methylated and the new strand is not. 错配修复系统受甲基化的引导 5 CTAG Hemimethylated DNA GATC CTAG -5 CHg After a few minutes the new strand is Dam methylase methylated and the CHs two strands can no longer be distinguished. 5 GATC 3 CTAG -5 CHa C 工g CTAG

★ DNA合成过程中的甲基化变化 DNA中的GATC(palindromic seq.) 为m6A甲基化敏感位点 平均每2kb左右有一GATC seq. 错配修复系统受甲基化的引导

(2) 修复过程 GATC CTAG a、 MutH/MutS扫描识别错配 碱基和邻近的GATC序列 切点-甲基化GATC中 MutH Muts G的5’侧 MutL 甲基化程度的差异 DNA helieas dNMP ●TAC DNA helicase DⅡ，SSB, exonuclease去除包括错 配碱基的片段 (b) DNA dNTPs DNA polymeraseⅢ和 DNA ligase填充缺▣ CTAG 昂贵的代价用于保证DNA的准确性 (c)

甲基化程度的差异 a、MutH/MutS 扫描识别错配 碱基和邻近的GATC序列 切点－－甲基化GATC中 G的5’侧 DNA helicase II, SSB, exonuclease I去除包括错 配碱基的片段 DNA polymerase III 和 DNA ligase 填充缺口 昂贵的代价用于保证DNA的准确性 （2） 修复过程

外切核酸酶I切割切点的5？端（错配碱基在切点的5'端） 3 5 MutS ATE MutL MutH ADP+P C CH MutL-MutS MutL-MutS 四 DNA helicase II DNA helicase II exonuclease VII exonuclease I ADP+P or ADP+P; RecJ nuclease exonuclease x H CHa DNA polymerase III DNA polymerase III SSB SSB

外切核酸酶Ⅰ切割切点的5’端（错配碱基在切点的5’端） -Ⅶ-3’端（-3’端）