分子生物学DNA的突变与修复
2025-09-14 20:56:23 0 举报AI智能生成
本思维导图是以《现代分子生物学》为基础写成的思维导图，对基因的修复进行的分析，对出错类型进行的减弱如果对出错感兴趣的话可以看生物化学的分子篇对于出错有详细的描述
作者其他创作
大纲/内容
DNA突变
概念
在基因内的遗传物质发生可遗传的结构和数量的变化
出错因素
自身复制出错
机率较低
遗传物质的化学损伤
物理损伤
转座导致的损伤（插入导致的DNA序列变化）
突变类型
替换
颠换
嘧啶转变为嘌呤或嘌呤转变为嘧啶
转换
嘌呤转嘌呤，嘧啶转嘧啶
插入突变
同义突变
指碱基的改变不引起氨基酸的改变
错义突变
由于结构基因中某个核苷酸改变导致氨基酸发生了改变
无义突变
DNA的序列中任何导致编码氨基酸密码子转变为终止密码子导致合成的蛋白质提前终止，形成无意义的蛋白质
移码突变
DNA的修复
修复类型
错配修复
该修复方式具有很强的忠实性，因此该修复方式在DNA修复中起到很好的作用
机制
运用Dam甲基化酶使5'-GATC序列中腺苷酸N6号位甲基化，一旦复制叉通过复制起点，母链就会在开始DNA合成前几秒钟至几分钟内被甲基化
只要两条链上出现碱基错误就会通过识别母链（带有甲基）对比子链进行校正
修复流程
当识别到错误位点时MutS和MutL水解ATP同时结合到出错位点
MutS-MutL复合物在DNA链上移动，发现甲基化DNA后由MutH切开非甲基化的子链
两种方式
DNA解链酶II
由DNA解链酶II解开双链，由DNA外切酶从出错位点到甲基化位置切割
由DNA聚合酶III合成
DNA解链酶II和DNA外切酶I或DNA外切酶X
DNA解链酶II和DNA外切酶I或DNA外切酶X切割同时解链
由DNA聚合酶III合成
切除修复
碱基切除修复
所有细胞中都带有不同类型、能特异性识别去嘌呤或去嘧啶的位点，统称为AP位点，也就是切割碱基
修复流程
DNA分子中一旦产生了AP位点，AP内切酶就会把受损的核苷-磷酸键切开，并移去包括AP位点核苷酸在的小DNA片段，由DNA聚合酶I合成新的片段，最终两者连成新的DNA链
核苷酸切除修复
当DNA链上相应位置的核苷酸的核苷酸发生损伤，导致DNA双链无法形成氢键，则由核苷酸修复系统负责修复
修复流程
原核（E.coil）
损伤发生后，由大肠杆菌的DNA切割酶在已损伤的核苷酸附近将3'和5'的位置的磷酸建产生12·13dp的片段
由DNA聚合酶I合成新的片段
再由DNA连接酶将切口连接起来
真核（人类）
损伤发生后，由人类DNA切割酶在已损伤的核苷酸附近将3'和5'的位置的磷酸建产生27·29dp的片段
在由DNA解链酶将片段从双链中脱离出来
由DNA聚合酶合成新的片段
再由DNA连接酶将切口连接起来
同源重组（HR)
当DNA双链发生断裂时可以通过该方式进行修复
机制
利用细胞内的同源染色体对应的DNA序列模板进行修复
子主题
真核发生在G2期和S期
原核发生在复制过程中
修复流程
当发生断裂时核酸酶切可以切割两个片段产生两个缺口
将同源DNA利用附近未损伤的序列与损伤位点进行配对
持续合成最后完成DNA连接
非同源重组（NFEJ)
当体内没有同源的序列时可以机修复来避免无法使用模板的情况
修复流程
当双链断裂且没有同源时DNA-PKcs与KU70/KU80复合物会结合到断裂两边进行复制最后由DNA连接酶连接
直接修复
不需要切除碱基的修复方式
如DNA的光修复
跨损伤合成（TLS）
在DNA复制过程出现一些如嘧啶二聚体脱氨基等未修复的位点时复制的复合体必须跨越错误位点防止复制崩塌
修复流程
当复制到损伤位点附近时RPA会结合在复合体前方，同时Ub会结合在滑动夹上
pol/复合体会脱落下来pol会取代它的位置
RPA离开复制会忽略错误位点继续合成
SOS修复（SOS repair)
是细胞DNA受到损伤时或复制受到抑制的紧急情况下，细胞为了能够延长生存时间的应急措施，是一种旁路系统
机制
允许新生的DNA链越过胸腺嘧啶二聚体继续复制但保真度大幅降低
他很可能导致细胞癌变
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