【分子生物学】DNA的修复
(2010-11-20 09:54:16)
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切除修复宋体dna损伤碱基光复活作用 |
分类: 生物科学 |
1.切除修复
(1)碱基切除修复
碱基切除修复主要修复单个碱基损伤。指在一系列酶作用下,将DNA分子中损伤的部位切除,以相应未损伤的另一条链作为模板,合成新链并填补切去的部分,之后将其连接起来的过程。
碱基的切除修复是DNA维持稳定的重要方式。包括3步反应:①由细胞内特异的酶识别损伤部位,水解苷键,切除该碱基;②DNA聚合酶合成新链;③连接酶连接。
(2)核苷酸片段切除修复
DNA螺旋结构有较大损伤变形时,则以核苷酸片段切除修复方式进行修复。常见的是短片段切除修复方式进行修复。常见的是短片段修复。损伤链由切除酶。该酶也是一种内切核酸酶。但在链的损伤部位两侧同时切开,与一般的内切核酸酶不同。编码此酶的基因是uvr基因,由多个亚基组成。
切除酶可以识别消除多种DNA损伤,包括紫外线引起的嘧啶二聚体和其他光反应产物,消除补骨脂素衍生物和嘧啶加合物。
细胞内有多种特异性的DNA糖苷酶,能识别DNA中不正常的碱基,并将其水解脱落。
2.错位修复
DNA在复制过程中发生错配,如果新合成链被校正,基因编码信息可得到恢复;但如果模板链被校正,突变就是被固定。细胞错配修复系统能够区分“旧链”或“新链”。Dam甲基化酶可使DNA的GATC序列中腺嘌呤N6位甲基化的链切除,并以甲基化的链为模板进行修复。即DNA的半甲基化可区别子链与母链,使子链中的错配碱基被切除修复机制去除。
3.直接修复
1)光复活作用
光复活作用是高度专一的直接修复方式。E.coli的光复活酶含2个色素分子,Nf,N10 一次甲基四氢叶酸和还原性的黄素嘌呤二核苷酸。酶分子通过生色基因吸收蓝色或接近UV波长的射线,再把能量转移到待切环丁烷中的辅因子。被激活的FADH通过电子转移引发环丁烷嘧啶二聚体裂解,酶同时脱落。
(2)O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)直接修复
O6-甲基鸟嘌呤是被烷基化了的碱基,它以改变了碱基配对的性质。这种损伤可在MGMT作用下,将甲基转移到酶自身的半胱氨酸残基上,从而得以修复。
(3)单链断裂修复
修复这类损伤时用过重接,只需要DNA链接酶参与,属于直接修复。
4.重组修复
切除修复一般发生在下一轮DNA修复之前,又称复制前修复。机体细胞对在复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可先复制再修复,这种方式称为重组修复。
参与重组修复的酶系统包括与重组和修复两个过程有关酶类。
5.易错修复和SOS反应
许多造成DNA损伤或抑制DNA复制过程,能引起一系列复杂的诱导效应,这种效应称为应激反应(SOS)。SOS反应包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶源性噬菌体等。
SOS反应诱导的修复体系包括:避免差错修复和易产生差错修复,其中的错配修复、直接修复、切除修复和重组修复能够识别DNA损伤的部位或错配碱基二加以清除,在这些修复过程中不引人错误碱基,属于免差错的修复,SOS反应能又到切除修复中某些关键酶和蛋白质的产生,使这些酶和蛋白质在细胞内的含量升高,从而产生缺乏校对功能的DNA聚合酶,使之在DNA链的损伤部位即使出现不配对碱基,复制也能继续进行,以保证细胞的存活。但在这过程也带来了高突变率。
SOS反应广泛存在于原核和真核生物,它是生物体在不利环境中求得生存的一种基本功能。它主要包括:①DNA的修复;②导致变异。