DNA的损伤和修复讲解学习
DNA的损伤、修复和突变【PPT】
图5-16 哺乳动物细胞DNA双链断裂的非同源末端连接
损伤跨越 当损伤无法修复(如复制叉已经解开了母链，致
使切除修复系统无法利用互补链作为修复合成的模 板)，或者修复系统还没有时机去修复，细胞利用两 套相对独立的损伤跨越修复系统——重组跨越、跨 越合成，先不管损伤，设法完成复制。
重组跨越
重组跨越又称为重组修复，利用同源重组的方法将DNA 模板进行交换以克服损伤对复制的障碍，而随后的复制仍然 使用细胞内高保真的聚合酶。是一种无错修复，因为忠实性 未受到影响。
长期效应
老化
肿瘤
疾病
所以在进化过程中生物细胞所获得的修复DNA损伤 的能力就显得十分重要，也是生物能保持遗传稳定性之 奥秘所在。
在细胞中能进行修复的生物大分子也就只有DNA， 反映了DNA对生命的重要性。
另一方面，在生物进化中突变又是与遗传相对立统 一而普遍存在的现象，DNA分子的变化并不是全部都能
图5-2 活性氧造成的碱基损伤
(4) 碱基交联
紫外线照射可导致DNA链上相邻的嘧啶碱基，主要是T之间形成 环丁烷嘧啶二聚体或6-4光产物。
(5) 碱基错配 引起错配的原因有DNA复制过程中4种脱氧核苷三磷酸 浓度的失调、碱基的互变异构或碱基之间的差异缺乏 以让聚合酶正确区分。尽管聚合酶可纠正大局部错配 的碱基，但仍有“漏网之鱼〞。
光复活是针对紫外线引起DNA损伤而形成的胸腺嘧啶 二聚体，在损伤部位进行修复的修复途径。光复活作用在可 见光的活化下，由光复活酶(PR酶, 又称光解酶)，催化胸腺 嘧啶二聚体分解成为单体。
PR酶先与DNA链上的胸腺嘧啶二聚体结合成复合物； 复合物以某种方式吸收可见光，并利用光能切断二聚体之间 的两个C-C键，使胸腺嘧啶二聚体变为两个单体，恢复正常， 而后PR酶就从DNA上解离下来。
《DNA的损伤和修复》PPT课件
同型碱基间的置换: 嘌呤代替另一嘌呤，嘧啶代替另一嘧啶
2. 颠换 (transversion)：
异型碱基间的置换：嘌呤变嘧啶，嘧啶变嘌呤
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6
点突变-镰刀型红细胞贫血
正常红细胞
镰刀型红细胞
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7
血红蛋白HB基因发生碱基对置换，导致红细胞形状改变。
显性致死：杂合态即有致死效应。 隐性致死：纯合态时才有致死效应
4）条件致死突变：
在某些条件下致死，而在另些条件下成活的突变。
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（二）从对遗传信息的改变:
1）同义突变:
碱基置换后，原密码子变成了另一个密码子，但由于密码子
的兼并性，因而改变前、后密码子所编码的氨基酸不变，故
实际上不会发生突变效应。
DNA的损伤与修复
刘国红
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1
第一节 DNA损伤的概念、类型、意义
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2
一 DNA损伤的概念
DNA损伤 (DNA damage) ：
DNA复制过程中发生的DNA核苷酸序列的改变。 从分子水平看，指DNA分子碱基顺序或数目的改变。
DNA损伤又称基因突变（gene mutation）：
2-氨基嘌呤（2-AP）
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5-BU是胸腺嘧啶(T)的结构类似物， 酮式结构易与A配对；烯醇式结构易与G配对。 两轮复制后,A-T替换为G-C.或G-C替换为A-T.
酮式
烯醇式
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2-AP是腺嘌呤A的类似物， 既可与T配对，也可与C配对。 A.T→ 2-AP.T→2-AP.C→G.C
1945.8 日本广岛、长崎原子弹事件，当地居民受核辐射影响，肿瘤、 白血病的发病率明显增高。
DNA的损伤与修复
（2）SOS修复：前面介绍的DNA损伤修复功能可以不经诱导而产生，然而许多能造 成DNA损伤或抑制复制的处理均能引起一系列复杂的诱导效应，称为应急反应（SOS response）。SOS反应包括诱导出现的DNA损伤修复效应、诱变效应、细胞分裂的 抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等。细胞的癌变也可能与SOS反应有关。
2、有差错修复系统：在这种修 复系统中，受损伤DNA并不因 修复而除掉损伤部位，但随着 修复的进行，受损伤DNA的浓 度越来越低，从而消除损伤的 影响。主要包括重组修复 （recombination repair）和 SOS修复（SOS repair）。
（1）重组修复：重组修复是发 生在DNA复制后的一种修复系 统。在复制时，受损伤部位可 被跳过，结果在子代链在损伤 相对应处留下一缺口，这种遗 传信息有缺损的子代DNA分子 可通过遗传重组而加以弥补， 即从完整的母链上将相应核苷 酸序列片段移至子链缺口处， 然后用再合成的序列来补上母 链的空缺（如右图）。此过程 称为重组修复，因为发生在复 制之后，故又称为复制后修复。
DNA的损伤修复—— 四种修复途径:光复活、切
除修复、复组修复和诱导修复（亦称暗修复）。
光复活：400nm左右的光激活光复活酶，专一分解紫外光照
射引起的同一条链上TT（CC CT）二聚体。（包括从单细胞生 物到鸟类，而高等哺乳动物无）
切除修复：将DNA分子中的受损伤部分切除，以完整 的那条链为模板再重新合成。特异内切酶、DNA聚合 酶、 DNA外切酶、DNA连接酶均参与。（发生在DNA 复制前） 重组修复 （发生在复制后）：复制时，跳过损伤部 位，新链产生缺口由母链弥补，原损伤部位并没有 切除但在后代逐渐稀释。P349 诱导修复：造成DNA损伤或抑制复制的处理均能引起 一系列复杂的诱导效应，称为应急反应（SOS response）。此过程诱导产生切除修复和重组修复 中的关键蛋白和酶，同时产生无校对功能的DNA聚合 酶。所以会有2种结果：修复或变异（进化）。
医学分子生物学 DNA的损伤和修复
42
43
（四）、错配修复
错配修复碱基来源：校正活性所漏校的碱基
使复制的保真性提高102～103倍
错配修复 系统(MRS Mismatch Repair System)
+ ----- A----- ------C--DNA mismatch
DNApol (ξ = 10-8) 经第二次校正ξ = 10-11 44
CTC GAG
镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) β亚基 肽链 N-val · ·leu · · · · his thr pro val glu ······ C 基因
CAC GTG
18
（三） DNA链断裂
磷酸二酯键的断裂和脱氧戊糖的破坏是引起DNA链断
裂的直接原因。
碱基的破坏和脱落在DNA链上形成的不稳定位点是
5
紫外线的致损伤作用 ∧ ---嘧啶二聚体 (TT dimer )
…C T T A…
U.V.
6
（二）自由基致DNA损伤
自由基：指能够独立存在，核外带有未配对电子的
原子和分子。
自由基的产生可以是外界因素与体内物质共同作用
的结果。
自由基可导致碱基、核糖、磷酸基的损伤，引起DNA
的结构和功能异常。
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后复制修复、E.coli的挽回系统
E.coli 存活%
w.t. UvrA+ RecA+
uvr arec aU.V 计量
该 系 统 存 在 的 实 验 证 据
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★ Rec-A. gene 以某种方式参与DNA损伤修复
♦ Rec修复系统比切除修复系统更有效 ♫ Uvr系统负责切除二聚体 ♫ Rec系统负责消除没有被切除的二聚体 可能造成的后果
DNA损伤的检测和修复
DNA损伤的检测和修复DNA是我们身体中最重要的分子之一，其遗传密码掌管着我们的生命和身体的各种功能。
然而，DNA在日常生活中会受到多种因素的伤害，这些伤害可能来自化学物质、紫外线或其他环境因素，甚至起源于我们身体内部的过程。
DNA损伤，若无修复，会导致基因突变，甚至对细胞的功能产生影响，导致人类疾病的产生。
本文将探讨DNA损伤的检测和修复。
1. DNA损伤的类型DNA损伤的类型可以分为单个碱基修复、DNA切割修复和错误配对修复。
单个碱基修复是指DNA损伤相关的酶使用DNA茎环结构修复单个碱基。
DNA切割修复时，破坏“螺旋桥”过程中产生的损伤，需涉及多种复杂的酶和蛋白质协同作用。
错误配对修复是指修复酶在双链DNA重组过程中检测到碱基配对不准确后完成的修复过程。
2. DNA损伤的检测方法DNA损伤的检测从大致上我可以分为两类：直接检测和间接检测。
直接检测是指直接测量DNA中的损伤，例如在细胞中测量γ辐射或与化学品相关的单一碱基损伤。
如使用单个碱基的被修复酶结合实时PCR测量。
间接检测，由于所有对DNA发生损伤的分子的数量十分巨大，因此必须首先解决单个损伤的可靠标记问题，然后才能间接测量总修复率。
例如测量细胞的ATP水平和细胞分裂周期来评估其DNA损伤的程度。
此外，研究人员还利用荧光显微镜技术，在DNA中添加受虐待鼠标“触须”的吞噬细胞来检测DNA交叉连锁，以及舒张DNA双链使染色体在电泳中的运动被观察是DNA损伤的直接指标。
3. DNA损伤的修复方法DNA损伤的修复是指通过细胞调节在损伤后进行DNA修复的活动的过程，其目的是减少DNA受损程度，避免潜在影响。
对单个碱基的损伤进行修复的途径是切割-nucleotide填充法和mismatch修复。
DNA切割修复涉及多种复杂的酶和蛋白质协同作用。
另外，错误配对修复是指修复酶在双链DNA重组过程中检测到碱基配对不准确后完成的修复过程。
4. 结论总之，了解DNA损伤的检测和修复机制，对于预防疾病的发生很重要，同时也对我们在理解生命和人类疾病方面提供了深入的了解。
DNA的损伤与修复
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电离辐射如X射
线和γ射线等，可以
引起DNA的直接损
伤和间接损伤。
DNA链的断裂会随
着照射剂量的增大而
加剧。若DNA双链
中只有一条链断裂，
称为单链断裂，若两
条链在同一处或紧密
相邻处同时断裂，则
为双链断裂。
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5.1.3 化学因素引起的DNA损伤
❖ 许多天然的或合成的有机和无机化学物质均可 与DNA发生反应，改变其结构。能诱发DNA损伤 的化学物质称化学诱变剂（mutagen），常见的化 学诱变剂可以大致分为3类
的调控区，则可能会影响基因表达的
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（1）沉默突变：由于遗传密码又兼性，若突变 的密码子编码同样的氨酸一般对蛋白质的结构和 功能没有影响同义突变因此被称为沉默突变或同 义突变。 （2）错义突变（missense mutation）：碱基对的 置换使mRNA的某一个密码子变成编码另一种氨 基酸的密码子的突变称为错义突变。错义突变可 导致机体内某种蛋白质或酶在结构及功能发生异 常，从而引起疾病。如人类正常血红蛋白β链的 第六位是谷氨酸，其密码子为GAA或GAG，如 果第二个碱基A被U替代，就变成GUA或GUG， 谷氨酸则被缬氨酸所替代，形成异常血红蛋白 HbS，导致个体产生镰形细胞贫血，产生了突变 效应
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尽管细胞内的修复系统能及时修复绝大多数的DNA 损伤，但修复系统并不是万无一失的。如果损伤在下 一轮DNA复制之前还没有被修复，有的会被固定下 来传给子代细胞，有的则通过易错的跨损伤合成产生 新的错误，并最终也被保留下来。因此，生物体难免 会发生这样那样的突变，并带有一定的基因、基因组、 细胞或个体被称为突变体。单细胞生物能够将新产生 的突变基因直接传给其后代，而多细胞生物能否将突 变传给后代则取决于 突变四发生在生殖细胞还是体细胞。 如果突变发生在生殖细胞，则可以传给后代。 如果是发生在体细胞，则一般不会传给后代， 除非后代是由突变的体细胞克隆而成的。
第三部分-DNA损伤和修复
DNA损伤和修复目录Ⅰ、DNA损伤Ⅱ、DNA损伤应答Ⅲ、DNA修复1、直接修复2、碱基切除修复（BER）3、核苷酸切除修复（NER）4、跨损伤修复5、错配修复（MMR）6、双链断裂修复重组修复（HR）非同源末端连接（NHEJ）7、链间交联修复一、主要的DNA损伤（1）DNA损伤类型图1 主要的DNA损伤类型（1）复制叉停顿（2）甲基化/烷基化——如 O6MeGua 使正常 DNA pol 不能识别，随机插入核苷酸而产生突变（3）紫外光照射——T-T 二聚化（4）Nick（单链切口）（5）Gap（单链缺口）（6）DSB（双链断裂）（7）交联（cross-link）DNA结构损伤引出DNA修复反应。
上图展示出了一些DNA基本骨架的损伤和非经典的DNA结构损伤。
O 6MeGua代表甲基托养鸟嘌呤核苷酸，T<>T代表环丁烷胸腺嘧啶二聚体，cross-link代表顺铂G-G链交叉。
（2）内源性DNA损伤1、胞嘧啶到尿嘧啶的脱氨基作用能自发的产生引起U—G错配；2、DNA一个碱基的脱嘌呤阻止了复制和转录；3、DNA非正常代谢产生的错配。
二、DNA损伤应答（1）DNA损伤的细胞反应当下的关于DNA损伤应答反应单信号通路的一般概述。
箭头代表激活事件，其垂涎代表抑制事件。
Stop标识代表细胞周期，墓碑标识代表细胞凋亡。
有箭头的DNA双螺旋代表者损伤诱导的转录，带有许多椭圆形子单元的DNA双螺旋代表着损伤诱导修复。
简便起见，相互作用的通路网络被描绘成了线性通路，其中包括信号、感受器、传感器和效应器。
（即主要有细胞周期阻滞、凋亡、诱导转录、DNA损伤修复等方面的细胞反应）图2 DNA损伤的细胞反应（2）E.coli中的SOS反应1、SOS反应：当DNA分子损伤范围较大且复制受到抑制时出现的一种修复作用。
是一种旁路修复系统，正常情况下关闭。
2、主要观点：DNA损伤导致LexA触发SOS反应，包括对许多修复酶的基因编码。
第三章DNA的损伤、修复及突变
2）．碱基的脱氨基作用 碱基中的胞嘧啶（C）、腺嘌呤（A）和 鸟嘌呤（G）都含有环外氨基，氨基有时 会自发脱落，从而使胞嘧啶变为尿嘧啶 （U），腺嘌呤变为次黄嘌呤（I）, 鸟嘌 呤变为黄嘌呤（X）。 这些脱氨基产物的配对性质与原来的 碱基不同，即U与A配对，I和X均与C配对。 而且DNA复制时，它们将会在子链中产生 错误而导致DNA损伤。
二、DNA损伤的修复
• 生物体内存在多种修复途径，如能纠正复 制错误的尿嘧啶－N－糖基修复酶系统和错 配修复系统，以及能修复环境因素和体内 化学物质造成DNA分子损伤的光复活修复系 统、切除修复系统、重组修复系统和SOS修 复系统等。 • DNA分子的双螺旋结构是其损伤修复的重要 基础。
（一）直接修复： 1．光复活： （light repairing）：
• 大肠杆菌通过对模板链的甲基化来区分新合成的DNA链。 • Dam甲基化酶对DNA模板链的5′- GATC序列中腺嘌呤的N6 位置进行甲基化;复制完成后，在短暂的时间内只有模板 链是甲基化的，而新合成的链是非甲基化的。 • 子代DNA链中的这种暂时半甲基化，可以作为一种链的识 别标志，以区别模板链和新合成的链，从而使存在于 GATC序列附近的复制错配将按亲代链为模板进行修复 • 新合成链也被甲基 化，从而成为全甲基化DNA。一旦两 条链都被甲基化，这种错配修复过程几乎不再发生。
DNA的损伤、修复
基因突变与DNA的损伤与修复
• 作为一种能决定生命状态存在和延续的 生物大分子，DNA在遗传过程中必需保持 高度的精确性和完整性。 • 在DNA复制过程中，仍难免会存在少量未 被校正的差错。 • DNA还会受到各种物理和化学因素的损伤。
1. 生物体演化出能纠正复制错误的“校正” 系统，而且在细胞中形成了多种多样的 DNA修复系统，能对各种DNA的损伤进行 修复，恢复DNA正常的超螺旋结构，以 保持每个世代遗传信息的稳定性。 2. 极少数不能修复的DNA损伤将会导致基 因的突变，其中一部分突变将有利于物 种的进化，而另一部分突变将导致细胞 发生变异和死亡。
DNA损伤与修复
DNA损伤与修复DNA是构成细胞的遗传基因物质，它承载了生物体的全部遗传信息。
然而，由于各种内外因素的影响，DNA分子可能会遭受到损伤。
DNA损伤的修复机制起到了维持遗传稳定性的关键作用。
本文将从不同类型的DNA损伤入手，探讨DNA损伤的成因以及多种修复机制。
一、DNA损伤的成因DNA损伤可以分为内源性和外源性两大类。
内源性DNA损伤主要源自细胞内部的生化过程，而外源性DNA损伤则来自于环境因素。
1. 内源性DNA损伤内源性导致DNA损伤的主要原因是细胞内氧化应激。
氧化应激会产生大量自由基，它们具有极强的活性，可以直接攻击DNA分子，导致碱基氧化、链断裂等损伤。
此外，DNA自身也存在一定几率的自发性损伤，如碱基脱氨、链断裂等。
这些内源性的DNA损伤相对较少，但积累起来也会对遗传稳定性造成威胁。
2. 外源性DNA损伤外源性导致DNA损伤的因素多种多样，其中包括紫外线辐射、化学物质、放射线等。
紫外线辐射会使DNA分子中的两个邻近嘌呤结合形成嘌呤二聚体或嘌呤四聚体，造成DNA链的交联；化学物质如烟草中的多环芳烃会与DNA发生共价结合，引发DNA突变；而离子辐射（如X射线）会直接导致DNA链断裂。
二、DNA损伤修复机制DNA损伤修复是细胞内的一项重要保护机制，它可以分为直接修复、碱基修复、核苷酸修复和错配修复等多个方面。
1. 直接修复直接修复是指修复损伤的DNA分子而不更换受损碱基。
主要的直接修复机制包括光解修复和甲基化修复。
光解修复是一种专门修复嘌呤二聚体和嘌呤四聚体的机制。
在该过程中，特定的酶能够通过光激活自己，并将损坏的DNA分子还原为原始状态。
甲基化修复主要用于修复一些特殊的DNA损伤，例如对环氧烷基和甲基损伤的修复。
通过甲基转移酶和脱甲酶的协同作用，可以将甲基基团从DNA分子中移除，实现修复的目的。
2. 碱基修复碱基修复是指将受损的碱基替换为原始的碱基。
常见的碱基修复机制包括碱基切除修复、碱基上皮修复和碱基引导修复。
DNA损伤和修复机制的科学解析
DNA损伤和修复机制的科学解析DNA是所有生命的基础，承载着生物的遗传信息。
然而，DNA在生物体内不断受到各种因素的损伤，如辐射、化学物质等，这些损伤会引起DNA断裂，交叉连接，加合物形成等异常结构，对细胞和生物体造成严重损害甚至死亡。
为了维持DNA的完整性和正常遗传，生物体通过一系列复杂的机制来修复DNA损伤。
一、DNA的结构和损伤类型DNA由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞状细胞）、脱氧核糖和磷酸基组成，呈双螺旋结构。
DNA损伤包括单链断裂（SSB）、双链断裂（DSB）、碱基损伤、跨连接、环烷化等多种类型，其中双链断裂是最严重的一种。
二、DNA修复机制1. 直接复原修复（direct reversal repair）该修复机制通过一系列酶的作用，将损伤区域的异常DNA结构恢复到原来的状态。
例如，对甲基化引起的损伤，会被酶直接去除，保护DNA的完整性。
但直接复原修复机制仅适用于少数类型的损伤，且要求该损伤很小，不能被累积。
2. 基础切除修复（base excision repair）基础切除修复是修复DNA碱基损伤最常见的方式。
该机制通过多个酶的作用，首先将损伤的碱基切除，然后通过多个酶的作用将损伤部位的核苷酸修复。
基础切除修复机制能有效地修复单个有损伤的碱基，但如果这些损伤点分布在一段长的DNA区域，恢复速度会大大降低。
3. 核苷酸切除修复（nucleotide excision repair）核苷酸切除修复是一种能修复多个损伤的DNA修复机制。
该机制适用于能导致DNA结构异常的损伤，如环烷化和紫外线热损伤等。
该机制通过一系列复杂的酶作用，将损伤区域周围的核苷酸切除，然后再通过酶的作用将损伤区域的核苷酸修复。
4. 同源重组修复（homologous recombination repair）同源重组修复主要针对双链断裂。
该机制通过一系列酶作用，向受损的DNA区域引入外源相同的DNA序列，使用该外源DNA作为模板对受损DNA进行修复。
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(二)、切除修复
将损伤的部位（或连同其附近的一定部位）切除， 然后用正确配对的、完好的碱基替代修复。有 多种酶和基因参与
A·TG·C 转变
AGCTCCCTA TCGAGGGAT
烯醇式渗入为 G·CA·T 转变 10
2、 碱基的化学修饰剂
又称化学突变剂：指对DNA链中的碱基的修饰,改变其配 对性质,进而改变DNA结构的化合物.
亚硝酸（nitrous acid HNO2） 羟氨（hydroxylamine HA） 甲磺酸乙酯（ethyl mathanesulfonate EMS） N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍 （N-mathyl-N’-nitro-N-nitrosoguanidion NNG）
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（一） 碱基和核糖的破坏
由于碱基或者核糖的损伤，在DNA链上形成不稳定位点，最终 可导致DNA链的断裂。
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（二）错配
DNA分子上的碱基错配称点突变(point mutation)
。
1. 转换
发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤， 或嘧啶代替另一嘧啶。
2. 颠换 发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶 变嘌呤。
O
Br
NH2
O
9
OH
H
Br
:G
O
烯醇式enol
H
Br
:A
O
酮式Keto
5-BrU
AGCTTCCTA TCGAAGGAT
酮式5-BrU的渗入
AGCTBCCTA
TCGAAGGAT
第一轮复制
酮式到稀醇
式的转变
AGCTTCCTA AGCTBCCTA TCGAAGGAT TCGAGGGAT
第二轮复制
AGCTBCCTA TCGAAGGAT
能异常。
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（三）化学毒物致DNA损伤
按其作用原理可分为： 碱基类似物 碱基修饰物 嵌入染料
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1、碱基类似物（Base analog）
是指与DNA正常碱基结构类似的化合物,在DNA复制时掺入并与 互补链上碱基配对,从而引起碱基对的置换.
5-溴尿嘧啶 5-Bromine Uracil
2-氨基嘌呤 2-Amino purine
直接修复
细胞对DNA的某些损伤可以用很简单的方式加以修复在 单一基因产物的催化下，一步反应就可以完成。这种修复方 式叫直接修复。
包括：酶光学复活、嘌呤的直接插入、O6－甲基鸟嘌呤－ DNA甲基转移、单链断裂重接等。
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1）、酶学光复活（photo reactivation ）
识别
----TT-------AA----
和微生物代谢产物等。
生理因素：机体代谢过程中产生的有毒物质、DNA复
制错配、DNA本身的热不稳定性。
3
一、DNA损伤的因素及其机制
（一）辐射致DNA损伤
根据作用原理的不同： 电离辐射（α粒子，β粒子，γ射线，Χ射线等） 直接作用：能量直接传递给大分子而引起结构的破坏 间接作用：辐射先作用于溶剂分子而产生活性物质从
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（a）亚硝酸修饰G、C、A；（b）羟基修饰C；（c）甲基磺酸乙酯修饰T（引自Russell,1992）.
3、嵌入染料对DNA的损伤作用
吖啶橙 (Acridine Orange AO) 溴化乙锭 (Ethidium Bromide EB )
扁平染料分子
分子插入
TAO T
-A
TTTCG -
-ATTTTTCG - AO -T
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（三） DNA链断裂
磷酸二酯键的断裂和脱氧戊糖的破坏是引起DNA链断裂的直接 原因。
碱基的破坏和脱落在DNA链上形成的不稳定位点是DNA链断 裂的间接原因。
单链断裂（SSB）：一条链断裂的DNA双股螺旋 双链断裂（DSB）：两条链于同一处或紧密相邻处同时断裂。
19Biblioteka （四）DNA交联链间交联：DNA双螺旋链上一条链上的碱基和另一条链上的碱 基以共价键结合
DNA的损伤和修复
南华大学心血管疾病研究所 动脉硬化学湖南省重点实验室
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DNA 的损伤和修复
Mutagen (诱变剂）
碱基的化学反应
DNA 损伤
损伤的修复
不完全修复 畸变
完全修复 不能有效修复
回复正常
凋亡
2
第一节 多种因素可引起DNA损伤并 具有各自的机制
诱发DNA损伤的因素： 环境因素：辐射、化学毒物、药物、病毒感染、植物
----TT-------AA----
PR
----TT-------AA---PR
可见光激活
----TT-------AA----
释放
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烷基化碱基可以直接修复
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2）嘌呤的直接插入
嘌呤插入酶 受损嘌呤→APS →插入嘌呤（糖苷键）
K+ 嘌呤插入酶
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3）DNA单链断裂重接
DNA单链断裂中有一部分是通过简单的重接而修复 的，只需要一种酶——DNA连接酶(ligase)参加，因 此也属于直接修复。
链内交联：DNA分子中同一条链内的两个碱基以共价键结合 DNA－蛋白质交联：DNA和蛋白质以共价键结合
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第二节 DNA损伤的修复
DNA损伤的修复：指纠正错配的碱基，清除DNA链上的损伤， 恢复DNA正常结构的过程。
常见的DNA修复方式：直接修复、切除修复、错配修复和重组 修复
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(一）直接修复
AAAGC-
-TAAAAAGC- EB -AT EB TTTTCG-
-TA X A- AAAGC
结果产生－－－移框突变
-ATTTCG -TAAAGC-
ATX’TTTTCG-TAX AAAAGC-
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二、DNA损伤的类型
DNA分子中的碱基、核糖和磷酸二酯键等均是DNA损伤作用的 靶点。
常见的损伤有:碱基脱落、碱基破坏、嘧啶二聚体形成、单链和 双链DNA断裂、DNA交联、DNA-蛋白质交联等。
而导致细胞损伤
非电离辐射（紫外线以及能量低于紫外线的电磁辐射）
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• 紫外线的致损伤作用
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（二）自由基致DNA损伤
自由基：指能够独立存在，核外带有未配对电子的原子和分子。 自由基的产生可以是外界因素与体内物质共同作用的结果。 自由基可导致碱基、核糖、磷酸基的损伤，引起DNA的结构和功
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正常成人Hb (HbA)β亚基
肽链 N-val ·his ·leu ·thr ·pro ·glu ·glu ······
基因 C
CTC GAG
镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) β亚基
肽链 N-val ·his ·leu ·thr ·pro ·val ·glu ······
基因 C
CAC
GTG