DNA的生物合成

这是一个关于DNA的生物合成的思维导图，包含依赖DNA的DNApol：5′-3′聚合活性——填补复制中的空隙；5'-3'外切酶活性——切除、修复DNA片段等内容。

DNA的生物合成

• DNA复制
  • 复制的特点
    • 半保留复制
    • 双向复制
    • 真核生物有多个复制子
  • 复制的生物分子
    • 模板
    • dNTP/NTP
    • 依赖DNA的DNApol
      • 原核
        • I
          • 小片段
            • 5′-3′聚合活性——填补复制中的空隙
          • klenow片段
            • 5'-3'外切酶活性——切除、修复DNA片段
            • 3'-5'外切酶活性——校对
        • II
          • 5'-3'聚合活性（不主要）
          • 3'-5'外切酶活性——SOS修复
        • III
          • ２个核心酶（3种亚基）
            • alpha亚基——5'-3'聚合活性（主要！）
            • epsilon亚基——3'-5'外切酶活性（即时校对）
            • theta亚基
          • 1个gamma复合物（6种亚基组成）
            • 两个τ亚基连接核心酶
            • 柔性连接区
            • beta亚基——可滑动的DNA夹子
          • 1对beta亚基
            • 可滑动的DNA夹子
      • 真核
        • DNA-pol alpha
          • 引物酶
        • DNA-pol beta
        • DNA-pol gamma
        • DNA-pol delta
          • 类比III，同时具有解螺旋酶活性
        • DNA-pol epsilon
          • 类比I，校对和修复
    • 解螺旋酶
      • 兼有ATPase活性
      • 真核——DNA-pol delta
      • 原核——DnaB蛋白
    • SSB
      • 复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整
    • DNA拓扑异构酶
      • I
        • 切断DNA双链中一股链，DNA变为松弛状态
        • 不依赖ATP
      • II
        • 切断DNA分子两股链，DNA分子进入负超螺旋状态。
        • 依赖ATP
    • DNA连接酶
      • 把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链
    • 引物酶
      • 复制起始时催化生成引物（短链RNA）
      • 真核——DNA-pol alpha
      • 原核——DnaG蛋白
    • 辅助蛋白质因子（E.coli中）
  • 复制的过程（略）
• 其他复制方式
  • 逆转录
    • 逆转录过程
      • 合成cDNA第一链，形成杂化双链
      • RNAase水解杂化双链中的RNA
      • 以剩下的ssDNA为模板合成dsRNA，称为前病毒
      • 前病毒整合进宿主基因组
    • 逆转录酶
      • 以RNA为模板的dNTP聚合酶
      • 以DNA为模板的dNTP聚合酶
      • RNAase
    • cDNA文库
  • 噬菌体滚环复制
  • 线粒体D环复制
    • DNApol gamma催化
    • 复制起始点不在双链DNA同一位点，内、外环复制有时序差别
• DNA损伤
  • 损伤的特点
    • 分自发突变和诱发突变，自发突变是进化的基础
    • 突变位置广泛，只有基因型改变的突变形成DNA的多态性
    • 致死性的突变可导致个体、细胞的死亡。突变是某些疾病的发病基础。
  • 损伤的类型
    • 错配——DNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)
    • 缺失、插入和框移突变——造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变
    • 重组或重排——常可引起遗传、肿瘤等疾病
  • 损伤的因素
    • 体内因素
      • DNA复制错误
        • 某些遗传病的分子基础
      • DNA自身的不稳定性
        • 脱嘌呤
        • 脱嘌呤氨基
      • 机体代谢过程中产生的活性氧
    • 体外因素
    • 生物因素
  • 损伤的结果
    • 导致复制或转录障碍
    • 复制后基因突变使DNA 序列发生永久性改变
• DNA校对和修复
  • 校对
    • 依赖3'-5'外切酶
    • 复制过程中先水解错配的碱基，再继续进行复制
  • 修复
    • 直接修复——利用酶简单地逆转DNA损伤
      • 嘧啶二聚体的直接修复——依赖光修复酶
      • 烷基化碱基的直接修复——依赖6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶
    • 切除修复——去除损伤的DNA，填补空隙和连接
      • 类型
        • 碱基切除修复
        • 核苷酸切除修复
        • 转录耦联修复
      • 相关蛋白质
        • 原核
          • DNA-pol I和连接酶
          • Uvr蛋白
        • 真核
          • DNA-pol epsilon和连接酶
          • XP蛋白（XP基因）
          • RAD蛋白（RAD基因）
    • 错配修复——可看作一种特别的切除修复
      • 类型
        • 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
      • 相关蛋白质
        • Dam甲基化酶甲基化标记母链
        • MutS、MutH和MutL校正新合成DNA中的一个错配错误
    • 重组修复——严重损伤时修复
      • 不切除错误序列，只进行片段的交换
      • 相关蛋白质
        • Rec蛋白
    • SOS修复
      • 补上去的核苷酸几乎是随机的，保持了DNA双链的完整性，使细胞得以生存