【正文】 化學(xué)修飾產(chǎn)生的錯(cuò)配，從而保證了遺傳物 質(zhì)復(fù)制的高保真，確保 遺傳的穩(wěn)定性。 第二章 染色體和 DNA 三 . DNA 的修復(fù) 目前，細(xì)菌的錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)已經(jīng)研究得比較透徹。 在大腸桿菌錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)中包含十多種蛋白： 錯(cuò)配矯正蛋白： Mut S 、 Mut L、 MutH 單鏈結(jié)合蛋白 (SSB) DNA 解旋酶 I I (DNA helicaseII， UvrD， 3′→5′ 解旋酶 ) DNA 聚合酶 III全酶 (DNA polymeraseIII holoenzyme) DNA 連接酶 (DNA ligase) 核酸外切酶 I (exonuclease I) 核酸外切酶 VII (exonuclease VII) 核酸外切酶 X (exonuclease X) RecJ 第二章 染色體和 DNA 三 . DNA 的修復(fù) 啟始 修復(fù)過(guò)程 可以分為步驟 切除 修復(fù) （ p 52） 根據(jù)母鏈甲基化原則進(jìn)行錯(cuò)配修復(fù)過(guò)程示意圖 啟始 ： 根據(jù)模板鏈上 GATC中腺嘌（ A） 的甲基化原則 錯(cuò)配校正蛋白 MutS二聚體識(shí)別 并結(jié)合錯(cuò)配位點(diǎn)； MutL蛋白在水解 ATP的作用 的調(diào)節(jié)下，與 MutS結(jié)合 , MutS MutL在 DNA雙鏈上移動(dòng)，發(fā)現(xiàn) 離錯(cuò)配位點(diǎn)最近的甲基化堿基； 發(fā)現(xiàn)甲基化堿基后， MutLMutS 錯(cuò)配復(fù)合物激活 MutH蛋白的內(nèi) 切酶活性，在對(duì)應(yīng)于母鏈甲基化 腺苷酸上游鳥(niǎo)苷酸的 5’位置切開(kāi) 非甲基化的子鏈。 Dam甲基化酶 甲基化指導(dǎo)的錯(cuò)配修復(fù)示意圖 錯(cuò)配堿基位于切口3’下游端 錯(cuò)配堿基位于切口 5’上游端， 切除 ： DNA解旋酶 II從缺口 向錯(cuò)配方向解開(kāi)雙 鏈； 由核酸外切酶將距離 GATC到錯(cuò)配區(qū)域間 的 DNA鏈切除。 為了防止剩下的暴露 的單鏈遭到降解，需 要有單鏈結(jié)合蛋白 SSB）將其保護(hù)起來(lái)。 修復(fù) ： 由 DNA聚合酶 Ⅲ 全 酶進(jìn)行合成，連接酶 對(duì)缺口進(jìn)行連接。 【 甲基定向錯(cuò)配修復(fù) (methyldirected mismatch repair , MMR)】 第二章 染色體和 DNA 三 . DNA 的修復(fù) MutS蛋白的應(yīng)用： 錯(cuò)配矯正蛋白 MutS具有結(jié)合錯(cuò)配 堿基的能力， MutS蛋白 可以用于檢測(cè) 突變 富集點(diǎn)突變 SNP（ single nucleotide polymorphism ，單核 苷酸多態(tài)性） 等方面 ? SNP 主要是指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸的變異所引起的 DNA序 列多態(tài)性 . 第二章 染色體和 DNA 三 . DNA 的修復(fù) 修復(fù) (excision repair ): DNA切除修復(fù)有兩種類型：堿基切除修復(fù) 和 核苷酸切除 修復(fù) （ 1）堿基切除修復(fù) (base excision repair ) 研究發(fā)現(xiàn)，所有細(xì)菌中都帶有不同類型、能識(shí)別受損 核苷酸位點(diǎn)的糖苷水解酶。 第二章 染色體和 DNA 三 . DNA 的修復(fù) 堿基切除修復(fù) 系統(tǒng) 糖苷水解酶 AP核酸內(nèi)切酶 包括 DNA聚合酶 I DNA連接酶 糖甘水解酶識(shí)別受損堿基，把堿基從 Nβ 糖 苷鍵處切下來(lái)，在 DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位 點(diǎn)，統(tǒng)稱為 AP位點(diǎn) （ 無(wú) 嘌呤嘧啶位點(diǎn)） 。 由 AP核 酸內(nèi)切酶在 AP位點(diǎn)附近（ 5`或 3`位置）將受損核甘酸的糖甘 磷酸鍵切開(kāi) 移去包括 AP位點(diǎn)核苷酸 在內(nèi)的小片段 DNA （ c） 移去包括 AP位點(diǎn) 核苷酸 在 內(nèi)的 一 小段 DNA DNA連接酶連接 DNA聚合酶 I將 切除部位 的 核苷酸 補(bǔ)齊 （ d) （ e） 第二章 染色體和 DNA 三 . DNA 的修復(fù) （ 2） 核苷酸切除 修復(fù) (Nucleotide excision repair ) 當(dāng) DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸發(fā)生損傷，導(dǎo)致雙鏈之間無(wú)法形成氫鍵后，核苷酸切除修復(fù)系統(tǒng)將受損的核苷酸切除。 核苷酸損傷發(fā)生后 先由 DNA切割酶在己損傷的核苷酸 5 ’和 3 ’位 分別 切開(kāi)磷酸 糖苷鍵，產(chǎn)生一個(gè)由 1213個(gè)核苷酸（原核生物） 或 2729個(gè)核苷酸（高等真核生物）組成 的小片段， 解旋 酶解 旋 ，移去小片段 DNA聚合酶 I （原核）或 E（ 真核 ） 合成新的片段 ， 并由 DNA連接酶完成修復(fù) 。 DNA 聚合酶 E以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈 DNA連接酶將切口補(bǔ)平 大腸桿菌（左）和人類細(xì)胞（右）中的核苷酸切除修復(fù)過(guò)程示意圖 受 損 傷的核苷酸 大腸桿菌 DNA切割酶 人類 DNA切割酶 DNA 聚合酶 I 第二章 染色體和 DNA 三 . DNA 的修復(fù) 3. DNA的直接 修復(fù) (DNA direct repair) DNA的直接修復(fù)不需要切除堿基或核苷酸，而是把損傷的堿基回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的一種修復(fù)。 例 1：在光照或紫外線照射下形成的環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體或 64光化物，在 DNA光解酶 的作用下還原成為單體的過(guò)程。 光或紫外線 光激活酶 (photoreactivating enzyme) 環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體 DNA光解酶 胸腺嘧啶單體 或 64光化物 第二章 染色體和 DNA 三 . DNA 的修復(fù) 例 2： O6甲基轉(zhuǎn)移酶將 O6甲基鳥(niǎo)嘌呤恢復(fù)成鳥(niǎo)嘌呤。 在 DNA光解酶 (photolyase)的作用下將環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體和 64光化物還原成為單體 甲基轉(zhuǎn)移酶 使 O6甲基鳥(niǎo)嘌呤脫甲基生成鳥(niǎo)嘌呤，防止GT配對(duì) O6methylguanine DNA methyltransferaes 紫外線誘發(fā)形成 嘧啶二體 O6甲基轉(zhuǎn)移酶將 O6甲基鳥(niǎo)嘌呤恢復(fù)成鳥(niǎo)嘌呤 第二章 染色體和 DNA 四 . DNA的重組 DNA的重組 (DNA rebination) 一個(gè)生物個(gè)體基因組獲得了外來(lái) DNA片段，稱為DNA重組 。人為的 DNA重組屬于 基因工程 范 籌 . 根據(jù)重組中對(duì) DNA序列和所需蛋白質(zhì)因子的要求把重組分為四類：同源性重組、位點(diǎn)特異性重組、轉(zhuǎn)座重組和異常重組。 第二章 染色體和 DNA DNA的同源重組 1. DNA的同源重組 (Homologous rebination ) 同源性重組是指發(fā)生在同源 DNA序列相同區(qū)域之間的重組。 同源染色體上相同區(qū)域之間的重組。 第二章 染色體和 DNA DNA的同源重組 (1)同源性重組的基本條件 ? 交換區(qū)具有相同或相似的序列 DNA分子中不同部位間的重組有時(shí)也會(huì)發(fā)生 , 這種重組稱為異位重組。 異位重組會(huì)導(dǎo)致 DNA序列的缺失、復(fù)制、倒位等現(xiàn)象。 第二章 染色體和 DNA DNA的同源重組 ? 雙鏈 DNA分子之間互補(bǔ)堿基進(jìn)行配對(duì) 兩個(gè) DNA分子的鏈之間互補(bǔ)的堿基配對(duì)能確保重組只發(fā)生在同樣的基因座之間 , 也就是 DNA分子的相同的部位。 兩個(gè)雙鏈 DNA分子通過(guò)鏈之間互補(bǔ)的堿基配對(duì)被維系在一起 稱為 聯(lián)會(huì) . 同源性重組涉及到聯(lián)會(huì)的形成。 第二章 染色體和 DNA DNA的同源重組 ? 重組酶 同源性重組 : 兩條 DNA雙螺旋分子間斷裂 修復(fù) 連接 重組體的釋放 ? 異源雙鏈區(qū)的形成 同源性重組時(shí) , 在兩個(gè) DNA分子之間互補(bǔ)堿基配對(duì)的區(qū)域 稱為異源雙鏈區(qū)。 第二章 染色體和 DNA DNA的同源重組 Holliday 雙鏈侵入模型 同源重組過(guò)程涉及兩個(gè) DNA分子間同源區(qū)域的交換。 在大腸桿菌中，當(dāng)二個(gè)同源 DNA雙螺旋排列在一起時(shí)， 在一對(duì)姐妹染色單體上產(chǎn)生切口 , 含有 5’端切口的單鏈 DNA形成 RecAssDNA細(xì)絲 , 這些細(xì)絲相互交換并尋找相對(duì)的 DNA雙螺旋上的相應(yīng)序列 (侵入 ), 切口被封好并形成四分支的 Holliday結(jié)構(gòu) (這個(gè)結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)的 ), 交叉點(diǎn)左右任何兩個(gè)方面移動(dòng)相當(dāng)一段距離 (分支遷移 )，這個(gè) Holliday中間體能以兩種方式中的一種拆分為兩個(gè) DNA雙螺旋。 分支遷移 Holliday中間體 第二章 染色體和 DNA DNA的同源重組 第二章 染色體和