DNA修复DNARepair由于染色体DNA在生命过程中占有至高无上的地位,DNA复制的准确性以及DNA日常保养中的损伤修复就有特别重要的意义。一个细胞通常只含有一套或两套基因组DNA,损伤的蛋白质和RNA分子可以通过DNA密码信息很快被替代,但DNA分子自身是不能被替代的。维持DNA分子中信息的完整性是细胞必须要做的事,由DNA修复系统执行。DNA可能由于某些作用而受损伤,有些是自发的,有些是环境因素造成的,DNA复制过程也有可能因错配碱基导致遗传信息的损伤。DNA的损伤修复突变与癌(Mutation&Cancer)突变诱因(Mutagens)修复机制(DNArepairsystems)修复系统缺损与疾病(DiseasescausedbyimpairedDNArepairsystems)MutationsarelinkedtocancerApermanentchangeinthenucleotidesequenceofDNAiscalledamutation(在核酸序列上发生的永久性的变化叫突变)。Inmammals,thereisastrongcorrelationbetweentheaccumu-lationofmutationsandcancer。Mutation,Mutant,Mutagenesis,Mutagen,Mutein(Mutain)突变可能涉及一个碱基对被另一个碱基对所替代—替代或取代突变(substitutionmutation),或者插入或缺失一个或多个碱基对—插入突变或缺失突变(insertionmutationsordeletionmutations)。如果突变影响的是非必须DNA或不影响一个基因的功能,这样的突变被称为沉默突变(silentmutation)。很少发生突变造成生物学优势,然而,大多数突变是有害的。Mutagens化学诱变因素:烷化剂、亚硝酸、嵌入剂;物理诱变因素:电离辐射(UV、X射线、射线等宇宙射线);ChemicalandphysicalfactorscausingDNAinjury苯并芘FormationofthyminedimerbyUV紫外线可使DNA分子中同一条链上两个相邻的胸腺嘧啶碱基之间形成二聚体(TT),两个T以共价键形成环丁烷结构。DNArepairssystems•错配修复(Mismatchrepair)•碱基切除修复(Base-excisionrepair)•核苷酸切除修复(Nucleotide-excisionrepair)•直接修复(Directrepair,光复活)•重组修复与易错修复(recombinationanderror-pronerepair)•应急反应(SOSresponse)EnzymesinvolvedinDNArepairsystemsofEcoli大肠杆菌中错配修复主要依靠甲基化识别机制大肠杆菌DNA复制过程中的甲基化BaseModification次黄苷,肌苷喹啉(Q核苷)W(Y)核苷甲基化位点引导错配位点识别Base-excisionrepairmechanisminEcoli碱基切除修复Nucleotide-excisionrepairinEcoliandhomosapiens核苷酸切除修复Excinuclease(uvrABC核酸酶)的作用机制光复活•1949年已发现细菌光复活现象,可见光(最有效400nm)可激活光复活酶,此酶能分解由于紫外线形成的嘧啶二聚体。高等哺乳动物没有此酶。Thyminedimerisrepairedbyphotolyase大肠杆菌photolyase的反应机制A形成嘧啶二聚体B.光复合酶结合于损伤部位C酶被可见光激活D.修复后释放酶O6-甲基鸟嘌啉更容易与T配对,会高频导致突变O6-methylguanine-DNAmethyltransferase的半胱氨酸巯基接受甲基后自身永久失活,“舍己救人”的典范RecombinationalDNArepair/error-pronerepairisactivatedwheninjuryissevere重组修复模型RecombinationalDNArepairhasthesamemechanismofDNArecombinationduringmeiosis双链断裂修复(Doublestrandbreakrepair)应急反应导致大量基因表达,部分参与易错表达DiseaseswithimpairedDNArepairsystems切除修复缺损着色性干皮病(XerodermaPigmentosumXp)错配修复缺损遗传性非息肉结肠癌(HereditaryNonpoly-posisColorectalCancer,HPCC)Brca1/Brca2基因缺损乳腺癌高发着色性干皮病(XerodermaPigmentosum)