导图社区 DNA的损伤与损伤修复
DNA的损伤与损伤修复知识点整理,一张思维导图带你了解DNA的损伤,DNA的损伤修复考点知识,希望能帮助到有需要的小伙伴。
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DNA的损伤与损伤修复
DNA的损伤
导致因素
体内因素
DNA复制错误(错配率:1/10的10次方)
碱基的异构互变
4种dNTP之间浓度的不平衡
片段的缺失或插入
片段重复序列:真核细胞上广泛分布,易出现”打滑“现象
DNA自身的不稳定性(最频繁,最重要)
外界环境可使糖苷键断裂,导致碱基丢失或脱落(脱嘌呤最为普遍)
含氨基的碱基可能发生自发脱氨基反应,变成另一种碱基(如C变U,A变I)
机体代谢过程中产生的活性氧
体外因素
物理因素:电离辐射、紫外线
化学因素
自由基:(·OH)、(H·)、活性氧自由基(直接攻击DNA)
碱基类似物(化疗药物)(掺入DNA,破坏结构)
5-溴尿嘧啶、5-溴去氧尿核苷——胸腺嘧啶T类似物
2-氨基嘌呤——腺嘌呤类似物
碱基修饰剂、烷化剂:亚硝基——嘧啶或嘌呤脱氨(A——I:C;C——U:A)(修饰碱基,错配)
嵌入性染料:溴化乙锭、吖啶橙(双链错位,复制错误)
生物因素
病毒和霉菌:麻疹病毒、黄曲霉等,其蛋白质表达产物或产生的毒素和代谢产物
类型
碱基损伤与糖基破坏
化学毒物可通过对碱基的某些基团进行修饰而改变碱基的性质。
由于碱基损伤或糖基破坏,在DNA链上可能形成一些不稳定点
碱基之间发生错配
碱基类似物的掺入、碱基修饰剂的作用可改变碱基的性质
在正常的DNA复制过程中,存在着一定比例的自发碱基错配
最常见的是组成RNA的尿嘧啶替代胸腺嘧啶掺入到DNA分子中
DNA链发生断裂
DNA共价交联
DNA链间交联
DNA链内交联
DNA-蛋白质交联
结果
移码突变
复制或转录异常
DNA的损伤修复
有些DNA损伤可以直接修复
嘧啶二聚体的直接修复(又名:光复活修复;作用酶:DNA光裂合酶)
烷基化碱基的直接修复(作用酶:一类特异性的烷基转移酶;作用后自身失活)
单链断裂的直接修复(作用酶:DNA连接酶)
切除修复(最普遍)
碱基切除修复
识别水解:DNA糖基化酶特异性识别受损碱基,切除产生一个无碱基点
切除:上述该点的5'端,核酸内切酶将DNA链的磷酸二酯键切开,去除剩余的磷酸核糖部分
合成:DNA聚合酶以碱基互补配对原则将此处连接
连接:由DNA连接酶将切口连接,恢复正常
核苷酸切除修复(是人类修复嘧啶二聚体的唯一方式;人类核苷酸切除修复系统:遗传性着色干皮病(XP)相关基因 )
识别位点:一个酶系统识别损伤对DNA双螺旋结构所造成的扭曲
切除:在损伤两侧切开DNA链,去除两个切口之间的一段受损的寡核苷酸
合成:在DNA聚合酶作用下,以另一条链为模板,合成一段新的DNA,填补缺损区
连接:最后由连接酶连接,完成损伤修复
碱基错配修复(指非碱基互补配对原则的碱基配对)
主要负责纠正
复制与重组中出现的碱基配对错误
因碱基损伤所致的碱基配对错误
碱基插入
碱基缺失
真核细胞核苷酸修复错配系统
MSH(MutS homologs)蛋白
与MutL同源的MLH和PMS蛋白
严重损伤时的重组修复
同源重组修复:需要多种蛋白参与;也修复DNA复制中的差错;在减数分裂、细胞有丝分裂期S/G2期起主要作用。
非同源末端连接的重组修复:DNA分子之间不需要广泛的同源性。
跨越损伤DNA(差错倾向性DNA损伤修复)(不存在于人类)
重组跨越损伤修复
合成跨越损伤修复
意义
DNA损伤通常有两个生物学后果
一是给DNA带来永久性的改变即突变,可能改变基因的编码序列或者基因的调控序列
二是DNA的这些改变使得DNA不能用作复制和转录的模板,使细胞的功能出现障碍,重则死亡
DNA损伤修复障碍与多种疾病相关
肿瘤
遗传性疾病
免疫性疾病
衰老