《2018年分子生物学-第五讲DNA的损伤修复与DNA转座-文档资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年分子生物学-第五讲DNA的损伤修复与DNA转座-文档资料.ppt（50页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第一节 损伤因素及其类型 第二节 复制过程中的错配修复 第三节 损伤修复,第四节 细菌中的转座成分 第五节 真核生物中的转座成分,第一节 损伤因素及其类型,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) 错配修复系统 损伤修复系统(光复活、重组修复、SO
2、S修复等),第二节 复制过程中的错配的修复,DNApol (= 10-8) 经第二次校正= 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102103倍,2、错配修复系统（Mismatch repair system）,DNA polymerase Helicase SSB 外切核酸酶 (和) 连接酶,MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits mutH, L, S,（1）组成, DNA合成过程中的甲基化变化,DNA中的GATC(palindromic seq
3、.) 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,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,外切核酸酶切割切点的5端（错配碱基在切点的5端） -3端（-3端）,3、 尿嘧啶-N-糖苷酶系统 ( ung system ),修复尿嘧啶的来源：dUTP的渗入 胞嘧
4、啶的自发脱氨氧化,-TAGC- -ATCG-,-TAGC- -A CG-,U,G,C,U,A,-TAGC- -A CG-,-TAGC- -ATCG-,第三节 DNA损伤的修复,一、嘧啶二聚体的产生,相邻的胸腺嘧啶,胸腺嘧啶二聚体,1、光复活（photo reactivation ）,-TT- -AA-,复制前、不容易出错,400 nm 蓝光、PR 酶 (photo-reactivation enzyme) 光敏裂合酶（photolyase）,二、二聚体修复的机制,2. 切除修复 ExisionRepair,复制前进行 不易出错,UvrA, B, C gene 内切核酸酶 （Endonuclea
5、ses） 外切核酸酶 （Exonuclease） DNA pol Ligase,碱基切除修复,核苷酸切除修复,碱基切除修复,核苷酸切除修复,螺旋酶,Pol 螺旋酶,连接酶,切,补,切,封,3. 重组修复（RecombinativeRepair）,后复制修复、E.coli的挽回系统,该系统存在的实验证据, Rec-A. gene 以某种方式参与DNA损伤修复, Rec修复系统比切除修复系统更有效,目前知道 Uvr系统负责切除二聚体 Rec系统负责消除没有被切除的二聚体 可能造成的后果, 修复时期的证明, 与Rec-A蛋白引起的重组(strand transfer)有关, TT dimer未被修复
6、，仅表现在后代群体中TT dimer 浓度的稀释, 链的非准确转移，导致突变机率的增加,修复相关机制:,重组修复 (链转移修复),复制后修复 容易出错,RecA, DNApolymerae ligase,二聚体后起始,RecA,聚合酶、连接酶,重组修复后的损伤位点可 由其它机制进一步修复,4. 易错修复（SOS修复 SOS repair）, 80 10 100 mut. 100% 50% 10%,损坏的噬菌体 DNA 在E.coli A被修复 E. coli 的SOS修复能被U.V.诱导 (A & B) SOS 修复过程有非常高的突变频率(易出错),UV 复活或 W复活（Jean Weigh）
7、,（1） 实验证据,（2） SOS 修复机制,SOS 修复无模板指导的DNA复制,大剂量的紫外线照射，大量的二聚体产生,SOS系统诱导，错误潜伏的复制超越二聚体而进行（酶无校对功能）,SOS 修复只是SOS反应的一部分,RecA在SOS反应 反应中起核心作用,RecA与LexA组成调控环路,RecA受LexA的部分抑制,RecA-P： 三种功能,第三节 细菌中的转座成分,一、转座成分概述,1、转座子(元)或转座元件(transposon or transposable element): 基因组上不必借助于宿主基因就可以自主复制和移动的DNA片段，它们可以直接从基因组的一个位点移到另一个位点（
8、供体和受体）,转座（transposition）：转座元的转移过程（不十分确切）,2、发现和发展, 1914 A. Emerson 1936 Marcus . M. Rhoabes 玉米果皮、糊粉层花斑突变,1983. Barbara McClintock (86y),DNA transposable element, 1947 冷泉港实验室（美） Barbara McClintock,玉米籽粒糊粉层色素不稳定遗传机理跳跃基因（jumping gene）, 基因转座现象的再次发现与证实,二、Prok.转座子种类, 两种类型： 简单转座子（simple transposon） （插入序列 ins
9、ertion sequence IS ） 复合转座子（composite transposon）, 共同特征： a）两端有2040bp的IR b）具有编码转座酶（transposase）的基因,1、插入序列, 最简单，是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的正常组分, 命名： IS编号（鉴定类型） 长度 7002000bp, 特点： a）两端IR为转座酶的识别位点（突变） b）插入靶位点后会出现靶位点的正向重复（39bp）, IS 可以正反方向插入到DNA（宿主、质粒或某些噬菌体）， 常对插入位点后面的基因表达功能产生极性效应,a) Tn / TnA family,l 具有IR、转座酶基因、 调节基因
10、（解离酶）、抗抗生素基因,l Tn1 (AmpR) Tn2 (AmpR) Tn3 (AmpR) Tn4 (AmpR StrR) Tn5 (KanR) Tn6 (kanR) Tn7 (StrR TmpR) Tn9 (CamR) Tn10 (TetR),2、复合转座子, 两种类型,b）两端重复序列为IS的复合转座子,e.g. IS插入到功能基因两端，可能形成复合转座因子,transposition, 当两个IS组件相同时，其中任一个都可行使转座功能, 不同时，主要依靠一个, 两侧的IS既可以是IR，又可以是DR状态 （IR多）,3 转座噬菌体 Mu phage （巨型转座子 ）,C repress
11、or for A, B B 33 kd 与转座有关 A 70 kd 转座酶 U, S 毒性蛋白 attL, attR 与寄主同源，反向重复，转座必需 Gin G区倒位酶, 以E.coli为寄主的温和型噬菌体（溶源、裂解）, Mu的插入途径,a） 侵入的Mu在溶源化过程中任意插入寄主DNA （两侧各5bp的靶位点序列重复）,b） 进入裂解生长后，复制产生后代Mu DNA几乎全部插入寄主 DNA中，并可继续转座（形成寄主DNA和Mu的共合体），噬 菌体成熟时，切段共合体包装,三、转座子的转作机制及模式, 三种类型：复制型、非复制型和保守型,1、复制型转座模式, 实质：转座子元件被复制并被移动到受体
12、位点，最终转座过程 扩增了转座子的拷贝（供、受点）, 需两种酶： 转作酶（作用于原拷贝两末端） 解离酶（作用于复制后的拷贝）, 模式：, 两大步,a) 共合体形成 切口连接复制,b) 拆分,靶位点的DR形成,2、非复制型转座模式, 供体上最终产生双链断裂, 供体位点如不能被修复则有致 死效应,3、保守型转座模式, 另一种非复制型, 与整合机制相似 其转座酶与整合酶家 族有关,四、转座子转座频率的调控, 每个转座子控制自身转座的核心-控制转座酶的水平 不到一个转座酶分子世代细胞,Tn10转座机制, Tn10为复合型转座子, IS10R元件提供转座酶活性-合成转座酶的序列, 自发转座频率-107,
13、 Tn10转座酶水平是控制转座的关键,第四节 真核生物的转座成分,真核生物的转座成分根据转座机制目前分为两类：,a) 转座机制与细菌的转座子类似 遗传信息： DNADNA, 玉米的Ac-Ds元件、果蝇的P元件和FB元件等,b) 转作机制类似逆转录病毒 遗传信息： RNADNARNA, 如：逆转录病毒、果蝇的copia元件、酵母的Ty元件,a) 不依赖供体序列与靶位点间序列的同源性,b) 转座不是简单的转移，涉及转座子的复制,Hotspots (热点) Regional preference ( 在3kb区域内的随机插入),d) 某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有排他性 （免疫性）,e) 靶序列在转座因子两侧会形成正向重复,f) 转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应,第五节转座重组的特点和引起的一种效应,c) 转座插入的靶位点并非完全随机（插入专一型）,转座重组的特点,转座作用的遗传效应,转座引起插入突变 转座产生新的基因：如抗药性基因 转座产生染色体畸变 转座引起的生物进化,本章结束！,