分子生物学课件第10讲

3，E.coli对烷基化的适应性反应
（1） Ada蛋白的作用
• 携带了甲基的Ada蛋白成为自身基因 和其他三个基因（alkA，alkB， aidB）的诱导物，结合于基因RNA聚 合酶结合位点的上游。其结合位点 的一致序列为：AAANNAAAGCGCA
（2）alkA基因的作用
• 编码烷基化DNA糖基酶，该酶能去除3甲基腺嘌呤， 3-甲基鸟嘌呤，O2-甲基 胞嘧啶， O2-甲基胸腺嘧啶等烷基化碱 基
• 第一类去除非标准碱基后， 还可以通过DNA碱基插入酶 进行修复
（二）碱基的丢失
1，去嘌呤作用（depurination）： 嘌呤碱基自发水解导致
2，无碱基内切酶的作用
• 修复去嘌呤作用造成的损伤，也负 责修复DNA中的尿嘧啶和次黄嘌呤
• 特异切断无碱基核糖的5’-磷酸的 3’-酯键
3，碱基插入酶 • 目前只发现一种嘌呤碱基插入酶 • 专一性在AP位点插入互补的嘌呤碱 基 • 嘌呤碱基的供体可以是自由碱基或 嘌呤脱氧核苷。大肠杆菌的酶可以 利用dATP和dGTP
（3）alkB的作用
• 基因产物负责细胞毒素损伤的DNA的切 除修复
（四）链的断裂
1，造成DNA链断裂的因素 2，修复方式 （1）单链断裂修复 • 有一部分是直接通过DNA连接酶将 切刻两端的5’磷酸根与相邻的3’ 羟基连接加以修复
（2）双链断裂修复
• 已知参与双链断裂修复的哺乳 动物基因有：
1，光复活（photoreactivation）
2，暗修复 • 除了可作用于胸腺嘧啶二聚体 外，还可以修复其他类型的损 伤，包括： （1）切除修复 （2）重组修复 （3）SOS修复 （4）二聚体糖基酶修复
三、胸腺嘧啶二聚体修复的分子
生物学机制
(一）光复活（photoreactivation）
1，光复活的定义
2，光复活的过
（二）切除修复
1，切除修复一般过程
2，大肠杆菌的切除修复 （1）修复过程
（2）大肠杆菌切除修 复的类型
A. 短补丁修复（shortpatch repair）
B. 长补丁修复（longpatch repair）
3，真核生物的切除修复
（三）重组修复 1，除Uvr系统之外，还存在 其他的暗修复系统 2，重组修复（复制后修复） 的机制 （1）重组修复的姐妹链交换 假说（图4-10）
DNA-PK，XR-1，XRFCCI基因
• 修复的简单过程是：断裂的末 端被切平，产生3’-OH和5’-P， 然后两个片段被连接起来。
（五）交联
1，致交联因素 • 某些抗生素（如丝裂霉素） • 致癌剂和化疗药 2，交联种类 • 链内交联 • 链间交联 3，修复方式 • 主要依靠切除修复
（六）真核生物的修复系统
（三）烷基化损伤的修复
1，烷基化的主要位点 • 嘌呤碱基的N-7、N-3位、O-6位 以及磷酸骨架 2，Ada蛋白在烷基化损伤的修 复中的作用
（1）ada基因产物
• Ada蛋白（O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶， MGMT）有354个Aa，39KDa
（2）Ada蛋白的自杀行为
• Ada蛋白可去除鸟嘌呤O6甲基，及甲 基磷酸三酯上的甲基。两种甲基分 别不可逆地结合于该酶的Cys321和 Cys69上。去除一个甲基要消耗一个 酶分子。
（2）重组修复所涉及的基因
（四）SOS修复
1,SOS反应
2,SOS修复的概念
3,SOS修复的结果
4,RecA蛋白在SOS修复中 的作用
(1)RecA蛋白的主要生化活性 (2) RecA蛋白的作用
5,LexA蛋白在在SOS修复中的 作用
(1)LexA蛋白的作用
• 是一种阻遏蛋白,结合于SOS 系统中各基因的操作子上,使 得这些基因不能产生转录产 物
1，酵母 • 与辐射损伤修复有关的基因统称为 rad基因，分成三组： （1）与切除修复有关 （2）与复制后修复有关 （3）与重组修复有关
（一）DNA中尿嘧啶的产生
（二）尿嘧啶糖基酶系统的组 成
（三）修复过程
系统 二、错配修复
（mismatch repair system）
（一）错配修复系统的组成
（二）错配修复的过程
1 ， 错 配 矫 正 酶 与 未 甲 基 化的GATC及同一条链上的 错配碱基结合
2 ， 错 配 矫 正 酶 在 两 者 之 间切除一段包括错配碱基 的DNA单链
3 ， DNA 聚 合酶III进 行缺口充 填
4 ， 用
1，去除渗入DNA的碱基类似物 2，在基因转换中起重要作用
第二节 损伤修复
致损伤因素 DNA分子损伤的类型
一、胸腺嘧啶二聚体的产生及 其后果
二、胸腺嘧啶二聚体修复的生物学指征
（一）细菌的活存曲线 （二）修复类型
(2)由LexA控制的SOS基因构成一个 调控元
• LexA控制17个基因,统称din(damage inducible genes)基因,或SOS基因
• SOS框：所有SOS基因的操作子都含 有20bp的LexA结合位点,称为SOS框 (SOS box)
（五）嘧啶二聚体糖 基酶修复系统
•与 非 标 准 碱 基 的 修 复 机制相同
四、其他损伤类型及其修复 （一）非标准碱基的修复 1，非标准碱基及其相应的DNA糖基酶 • 非标准碱基包括：尿嘧啶、次黄嘌呤、3-甲基腺嘌呤等 • 第一类DNA糖基酶无内在AP内切酶活性 • 第二类DNA糖基酶有内在AP内切酶活性
2， DNA糖基酶的修复机制
• 与尿嘧啶糖基酶的修复机制 相同
• 对自身基因的表达也有负向控 制作用,但正常细胞中其表达 量足以阻遏所有SOS基因的表 达
• 当细胞DNA复制受阻时，LexA 蛋白被RecA蛋白触发，发生自 身催化的水解作用，SOS系统 被激活，lexA基因表达也增加
• DNA复制正常后,RecA蛋白 失活,LexA蛋白恢复对SOS 系统的阻遏作用
第四章 以修复作用为中 心的DNA的安全
保障体系
导致DNA不稳定的因素
1，偶然的复制错误
2，环境紫外线、电离辐 射化学物质（突变剂） 造成的核酸分子损伤
3，外源遗传物质的侵入
保 证 DNA 稳 定 性 的 机 制
1，复制修复系统 2，损伤修复系统 3，限制-修复系统
第一节 复制修复
一、尿嘧啶糖基酶系统