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1、NanjingUniversity1 1，卫星卫星DNADNA：有：有些高度重复些高度重复DNADNA序列的序列的碱基组成碱基组成和和浮力密度浮力密度同主同主体体DNADNA有区别，有区别，在浮力密度梯度在浮力密度梯度离心时，可形成离心时，可形成不同于主不同于主DNADNA带带的的卫星带卫星带，此类，此类DNADNA称为称为卫星卫星DNADNA。NanjingUniversity2 2，卫星，卫星DNADNA的分类的分类NanjingUniversity 分类分类分类分类 长度长度长度长度 重复单位重复单位重复单位重复单位 染色体定位染色体定位染色体定位染色体定位 大小（大小（大小（大小（bp
2、bpbpbp）卫星卫星卫星卫星DNADNADNADNA 100kb 100kb 100kb 100kb 数数数数MbMbMbMb卫星序列卫星序列卫星序列卫星序列2 2 2 2和和和和3 5 3 5 3 5 3 5 整个染色体整个染色体整个染色体整个染色体卫序列卫序列卫序列卫序列1 251 251 251 25 48 48 48 48 大多数染色体大多数染色体大多数染色体大多数染色体 着丝点和其他着丝点和其他着丝点和其他着丝点和其他 异染色质区域异染色质区域异染色质区域异染色质区域 171 171 171 171 所有染色体着所有染色体着所有染色体着所有染色体着 丝点丝点丝点丝点（Sau3ASa
3、u3ASau3ASau3A家族）家族）家族）家族）68 1 68 1 68 1 68 1，9 9 9 9，13131313 15151515，21 21 21 21，22222222及及及及Y Y Y Y染色染色染色染色 体的着丝点体的着丝点体的着丝点体的着丝点小卫星小卫星小卫星小卫星DNADNADNADNA 20kb20kb20kb20kb端粒家族端粒家族端粒家族端粒家族 6 6 6 6 所有染色体端粒所有染色体端粒所有染色体端粒所有染色体端粒高变家族高变家族高变家族高变家族 9 9 9 9 24 24 24 24 所有染色体通常所有染色体通常所有染色体通常所有染色体通常 靠近端粒靠近端粒靠
4、近端粒靠近端粒微卫星微卫星微卫星微卫星DNADNADNADNA 小于小于小于小于150150150150bp 1bp 1bp 1bp 1 4 4 4 4 所有染色体所有染色体所有染色体所有染色体NanjingUniversity三、细胞器基因组三、细胞器基因组（一）一般情况（一）一般情况1 1，DNADNA形状及基因组大小形状及基因组大小绝大多数为环状非重复序列，少数低绝大多数为环状非重复序列，少数低等真核生物为线性分子等真核生物为线性分子线粒体线粒体DNADNA为十几为十几数十数十kbkb，叶绿体可叶绿体可达二百多达二百多kbkb2 2，细胞器编码的蛋白细胞器编码的蛋白自身所需的某些蛋白质以
5、及自身所需的某些蛋白质以及tRNAtRNA和和rRNArRNANanjingUniversity3 3，核基因编码的蛋白，核基因编码的蛋白细胞器专用的蛋白质合成细胞器专用的蛋白质合成机器组分，及其他蛋白质。机器组分，及其他蛋白质。在细胞质中合成好后输入在细胞质中合成好后输入细胞器细胞器NanjingUniversity（二）酵母线粒体（二）酵母线粒体基因的特点基因的特点1 1，存在大量非编码，存在大量非编码区区2 2，两个，两个rRNArRNA基因中，基因中，21SrRNA21SrRNA基因有一基因有一个内元个内元3 3，细胞色素基因和，细胞色素基因和细胞色素氧化酶亚细胞色素氧化酶亚基基1 1
6、基因是不连续基因是不连续基因基因NanjingUniversity（三）人类线粒体（三）人类线粒体的分子遗传学特的分子遗传学特点点1 1，基因的组织情，基因的组织情况况（1 1）有）有3737个基因个基因1313个蛋白质基因个蛋白质基因2 2个个rRNArRNA基因基因2222个个tRNAtRNA基因基因（2 2）DNADNA利用效率利用效率极高极高NanjingUniversity基因排列紧密（间隔区只占基因排列紧密（间隔区只占DNADNA总长度的总长度的0.5%0.5%）有重叠基因有重叠基因有的基因以有的基因以U U或或UAUA结尾，借助结尾，借助playAplayA尾巴产生尾巴产生UAA
7、UAA终止密码终止密码子子（3 3）有特殊的终止密码子）有特殊的终止密码子AGAAGA或或AGGAGG（核基因密码子为核基因密码子为ArgArg）NanjingUniversity2 2，转录，转录大部分基因（大部分基因（28 28个）从重链上个）从重链上转录转录两条链的转录各产生一个转录两条链的转录各产生一个转录元元tRNAtRNA基因位于基因位于蛋白质蛋白质和和rRNArRNA基基因之间，其产物在转录后处理因之间，其产物在转录后处理中的起重要作用中的起重要作用NanjingUniversityrRNArRNA的合成多于的合成多于mRNAmRNA重链转录产物的转录后重链转录产物的转录后处理比
8、轻链转录产物更处理比轻链转录产物更为及时为及时NanjingUniversity3 3，翻译，翻译由线粒体内的蛋白质翻译机由线粒体内的蛋白质翻译机器完成自身基因的翻译器完成自身基因的翻译有特殊的起始密码子（有特殊的起始密码子（AUAAUA，AUUAUU）mRNAmRNA的非翻译区极少的非翻译区极少对抑制原核生物蛋白质合成对抑制原核生物蛋白质合成的抗生素敏感的抗生素敏感NanjingUniversity四、卫星四、卫星DNADNA的等级结构及其起的等级结构及其起源和进化源和进化（一）卫星（一）卫星DNADNA的等级结构的等级结构1 1，小鼠卫星，小鼠卫星DNA 234bpDNA 234bp重复单
9、重复单位位小鼠基因组小鼠基因组DNADNA的的EcoRIIEcoRII酶切酶切60-70%60-70%的卫星的卫星DNADNA含有一种含有一种234234bpbp的重复单位的重复单位NanjingUniversity2 2，117bp117bp重复亚单位重复亚单位推测：两者由基因扩增形推测：两者由基因扩增形成，差异是基因扩增之后成，差异是基因扩增之后积累的积累的NanjingUniversityNanjingUniversity3 3，四分之一（，四分之一（58bp58bp）重复亚单位重复亚单位最大差异为最大差异为40%40%NanjingUniversityNanjingUniversity
10、4 4，八分之一重复亚单位，八分之一重复亚单位分分（28bp 28bp）、（30bp 30bp）两种亚单位，两者差异为两种亚单位，两者差异为61%61%NanjingUniversityNanjingUniversity5 5，最小重复亚单位，最小重复亚单位（9bp9bp）八分之一重复亚单位八分之一重复亚单位由由3 3种最小重复单位构种最小重复单位构成成G A A A A A C G TG A A A A A C G TG A A A A A T G AG A A A A A T G AG A A A A A A C TG A A A A A A C TNanjingUniversityNan
11、jingUniversity 三者可能来源于共三者可能来源于共同的祖先序列同的祖先序列NanjingUniversity（二）（二）卫星卫星DNADNA可能的进化过可能的进化过程程1 1，27bp27bp重复亚单位的形成重复亚单位的形成两种亚单位只有两种亚单位只有19%19%的差异的差异9 9bpbp重复亚单位经跃进式复制重复亚单位经跃进式复制（saltatory replicationsaltatory replication）形成形成2727bpbp重复亚单位重复亚单位随后发生突变积累随后发生突变积累NanjingUniversity2 2，58bp58bp重复亚单位的形成重复亚单位的形成
12、2727bpbp重复单位发生跃进式重复单位发生跃进式复制，形成复制，形成5454bpbp二聚体二聚体插入突变形成插入突变形成 、亚单亚单位位NanjingUniversity3 3，116bp116bp重复亚单位的形成重复亚单位的形成5858bpbp重复单位发生跃进式复重复单位发生跃进式复制制突变积累突变积累4 4，234234bpbp重复单位的形成重复单位的形成116116bpbp发生跃进式复制发生跃进式复制突变积累突变积累NanjingUniversityNanjingUniversity（三）重复序列一致性的形（三）重复序列一致性的形成机制成机制1 1，不均等交换不均等交换（unequa
13、l unequal crossing-over)crossing-over)（1 1）原理：姐妹染色体上）原理：姐妹染色体上的非等位重复序列之间发的非等位重复序列之间发生配对并交换，导致非对生配对并交换，导致非对等的交换等的交换NanjingUniversity（2 2）种类：）种类：全符合的（全符合的（in in register)register)不均等交换；不均等交换；半符合的半符合的(half-half-register)register)不均等交换不均等交换NanjingUniversity2 2，交换固定，交换固定（1 1）概念：一系列的不）概念：一系列的不均等交换将导致一种重均等
14、交换将导致一种重复单位替代其他所有的复单位替代其他所有的卫星卫星DNADNA，这个过程称，这个过程称为交换固定为交换固定（2 2）过程：图）过程：图2-14 b2-14 bNanjingUniversity3 3，基因转换，基因转换（1 1）概念：通过异源双）概念：通过异源双链区内不配对碱基的修复链区内不配对碱基的修复而进行的基因矫正过程而进行的基因矫正过程（2 2）过程：图）过程：图2-14 c2-14 cNanjingUniversity第四节第四节 基因定位与基因克隆基因定位与基因克隆一、基因定位一、基因定位（一）连锁定位（一）连锁定位（二）原位杂交（二）原位杂交（三）染色体步行（三）染
15、色体步行NanjingUniversity1 1，基因组文库的构建基因组文库的构建l基基因因组组文文库库 ：将将基基因因组组DNADNA切切割割成成宜宜于于操操作作的的片片段段，然然后后与与适适当当的的载载体体重重组组连连接接。由由此此建建立立的的包包含含一一整整套套基基因因组组DNADNA片片段段的的克隆群叫基因组文库克隆群叫基因组文库 NanjingUniversity2 2，染色体步行，染色体步行（1 1）基基本本原原理理：通通过过一一系系列列的的杂杂交交，确确定定按按基基因因组组原原来来顺顺序序排排列列的的相相互互重重叠叠的的基基因因组组克克隆隆（重重叠叠群群），以以获获得得目目标标序
16、序列列所所对对应应的的基基因因组组DNADNA序列序列NanjingUniversity（2 2）过程：）过程：l标记目标标记目标DNADNA（探针制备）探针制备）l菌落杂交菌落杂交l测定阳性克隆测定阳性克隆DNADNA序列序列l亚克隆阳性克隆末端亚克隆阳性克隆末端DNADNA序列序列l利用亚克隆制备新的利用亚克隆制备新的DNADNA探针探针l进行新的一轮菌落杂交进行新的一轮菌落杂交l重复上述过程重复上述过程NanjingUniversityNanjingUniversity（3 3）存在的问题：）存在的问题：l重复序列使步行出错；重复序列使步行出错；l克克隆隆过过程程中中基基因因组组片片段的
17、发生突变段的发生突变NanjingUniversity（四）染色体跳跃（四）染色体跳跃l染染 色色 体体 跳跳 跃跃 文文 库库（chromosome chromosome jumping jumping librarylibrary）的制作：的制作：NanjingUniversity（1 1）用用识识别别长长序序列列的的限限制制性性内内切切酶酶切切割割基因组基因组DNADNA和克隆载体和克隆载体DNADNA（2 2）用用脉脉冲冲电电场场梯梯度度电电泳泳分分离离DNADNA酶酶切切片段片段（3 3）将将DNADNA片片段段导导入入克克隆隆载载体体，连连接接成成环环（4 4）用用另另一一种种限限
18、制制性性内内切切酶酶（载载体体DNADNA无无此此酶酶识识别别位位点点）将将大大部部分分基基因因组组DNADNA切除后，再将之连接起来切除后，再将之连接起来NanjingUniversity二、基因克隆二、基因克隆（一）功能克隆（一）功能克隆利利用用基基因因的的产产物物（RNARNA或或蛋蛋白白质质）所所包包含含的的功功能能信信息息来来推推知知相相应应基基因因的的序列序列NanjingUniversity（二）候选基因克隆法（二）候选基因克隆法根根据据遗遗传传疾疾病病可可能能相相关关的的生生理理特特征征，去去进进一一步步确确定定与与这这些些生生理理特特征征相相关关的的侯侯选选基基因因，再再在在
19、这这些些侯侯选选基基因因中中寻寻找找与与疾疾病病表表型型可可能能相相关关的的数数据据，以次确定疾病基因以次确定疾病基因NanjingUniversity（三）位置候选基因克隆法（三）位置候选基因克隆法通通过过连连锁锁图图谱谱与与连连锁锁分分析析，先先将将致致病病基基因因定定位位于于某某些些染染色色体体的的某某一一狭狭窄窄的的区区域域，再再对对该该区区域域中中分分布布的的基基因因位位点点进进行行筛筛选选和和确确认认，从从而而找找到到与与疾疾病病相相关关的的基基因因。其其过过程程为：为：NanjingUniversity1 1，利利用用低低密密度度DNADNA标标记记进进行行染色体扫描定位染色体扫
20、描定位 利利用用全全基基因因组组内内均均匀匀分分布布的的具具有有一一定定密密度度的的多多态态性性DNADNA标标记记来来作作为为连连锁锁分分析析中中的的参参考考点点，快快速速达达到到初初步步基基因定位的目的因定位的目的NanjingUniversity2 2，精确定位，精确定位在在目目标标区区域域内内选选择择更更多多的的标标记记作作进进一一步步分分析析，以以确确认认先先前前的的连连锁锁分分析析结结果果，并并将将待待克克隆隆基基因因范围进一步缩小范围进一步缩小NanjingUniversity3 3，确定基因，确定基因从从靶靶区区域域中中得得到到的的候候选选基基因因中中，确确定定由由其其突突变变
21、而而导导致致发发病的基因病的基因NanjingUniversity第四章第四章 以修复作用为中以修复作用为中心的心的DNADNA的安全的安全保障体系保障体系NanjingUniversity导致导致DNADNA不稳定的因素不稳定的因素1 1，偶然的复制错误，偶然的复制错误2 2，环环境境紫紫外外线线、电电离离辐辐射射化化学学物物质质（突突变变剂剂）造成的核酸分子损伤造成的核酸分子损伤3 3，外源遗传物质的侵入，外源遗传物质的侵入NanjingUniversity保证保证DNADNA稳定性的机制稳定性的机制1 1，复制修复系统，复制修复系统2 2，损伤修复系统，损伤修复系统3 3，限制，限制-修
22、复系统修复系统NanjingUniversity第一节第一节 复制修复复制修复一、尿嘧啶糖基酶系统一、尿嘧啶糖基酶系统（一）（一）DNADNA中尿嘧啶的产生中尿嘧啶的产生1 1，dUTPdUTP渗入渗入2 2，胞嘧啶脱氨氧化生成，胞嘧啶脱氨氧化生成NanjingUniversity（二二）尿尿嘧嘧啶啶糖糖基基酶酶系系统统的组成的组成1 1，尿嘧啶，尿嘧啶-N-N-糖基酶糖基酶2 2，无无嘌嘌呤呤（APAP）内内切切核核酸酸酶酶3 3，DNADNA聚合酶聚合酶I I（Pol IPol I）4 4，DNADNA连接酶连接酶NanjingUniversity（三）修复过程（三）修复过程1 1，尿尿嘧
23、嘧啶啶-N-N-糖糖基基酶酶将将DNADNA双双链链中中的的尿尿嘧嘧啶啶切切除除2 2，APAP内内切切核核酸酸酶酶切切除除无碱基核糖无碱基核糖NanjingUniversity3 3，DNADNA聚聚合合酶酶I I（Pol Pol I I）在在缺缺口口（gapgap）的的33端端，以以互互补补链链为为模模板板合合成成DNADNA链链，同同时时其其5 5 33外外切切核核酸酸酶酶活活性性不不断断将将缺缺口口下游的下游的55端核苷酸切除端核苷酸切除4 4，DNADNA连连 接接 酶酶 将将 切切 刻刻（nicknick）封闭）封闭NanjingUniversity二、错配修复二、错配修复系统系统
24、（mismatch mismatch repair systemrepair system）DNADNA聚合酶偶尔能催化不能与聚合酶偶尔能催化不能与模板配对的错误碱基的渗入，模板配对的错误碱基的渗入，这种复制错误绝大多数由这种复制错误绝大多数由DNADNA聚合酶聚合酶3 5 3 5 校对功能校对功能立即得以修正。然而在某些条立即得以修正。然而在某些条件下，会有频率为件下，会有频率为1010-8-8的错误的错误的不到立即纠正。错配修复系的不到立即纠正。错配修复系统使这种复制错误的频率降至统使这种复制错误的频率降至1010-10-101010-11-11NanjingUniversity（一）错配
25、修复系统的组成（一）错配修复系统的组成1 1，错配矫正酶（，错配矫正酶（mismatch mismatch correction enzymecorrection enzyme）是核酸内切酶是核酸内切酶由由 基基 因因 mutHmutH，mutLmutL，和和mutSmutS所编码所编码NanjingUniversity可可识识别别新新生生链链上上的的错错配配碱碱基基及及未未甲甲基基化化的的GATCGATC2 2，DNADNA聚合酶聚合酶I I3 3，DNADNA连接酶连接酶NanjingUniversity（二）错配修复的过程（二）错配修复的过程1 1，错错配配矫矫正正酶酶与与未未甲甲基基化
26、化的的GATCGATC及及同同一一条条链链上上的的错错配配碱碱基结合基结合2 2，错错配配矫矫正正酶酶在在两两者者之之间间切切除除一一段段包包括括错错配配碱碱基基的的DNADNA单单链链NanjingUniversity3 3，DNADNA聚聚合合酶酶IIIIII进进行行缺口充填缺口充填4 4，DNADNA连连接接酶酶连连接接切刻切刻NanjingUniversity（三三）错错配配修修复复系系统统其其他作用他作用1 1，去去除除渗渗入入DNADNA的的碱碱基基类似物类似物2 2，在在基基因因转转换换中中起起重重要要作用作用NanjingUniversity第二节第二节 损伤修复损伤修复致损伤
27、因素致损伤因素电离辐射电离辐射紫外线紫外线化学突变剂等化学突变剂等NanjingUniversityDNADNA分子损伤的类型分子损伤的类型嘧啶二聚体嘧啶二聚体碱基修饰碱基修饰碱基丢失碱基丢失链的断裂链的断裂碱基交联碱基交联NanjingUniversity一一、胸胸腺腺嘧嘧啶啶二二聚聚体体的的产产生生及及其其后后果果相相邻邻胸胸腺腺嘧嘧啶啶在在理理、化化因因素素作作用用下下形形成成二二聚聚体体，产产生生破破坏坏碱碱基平面的环丁基基平面的环丁基NanjingUniversity在在以以有有胸胸腺腺嘧嘧啶啶二二聚聚体体的的DNADNA为为模模板板时时，DNADNA聚聚合合酶酶I I反反复复连连接
28、接和和切切割割腺腺嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸（空空耗耗），消消耗耗大大量量dATPdATP而而不不能能继继续续复复制制DNADNA，最最后后导导致致细胞死亡细胞死亡NanjingUniversity二二、胸胸腺腺嘧嘧啶啶二二聚聚体体修修复复的的生生物物学指征学指征（一）细菌的活存曲线（一）细菌的活存曲线（二）修复类型（二）修复类型1 1，光复活，光复活（photoreactivationphotoreactivation）只作用于紫外线照射所形成的产只作用于紫外线照射所形成的产物物只需要光复活酶只需要光复活酶（photoreactivating enzymephotoreactivating enz
29、yme）NanjingUniversity2 2，暗修复，暗修复除除了了可可作作用用于于胸胸腺腺嘧嘧啶啶二二聚聚体体外外，还还可可以以修修复复其其他他类型的损伤，包括：类型的损伤，包括：（1 1）切除修复）切除修复（2 2）重组修复）重组修复（3 3）SOSSOS修复修复（4 4）二聚体糖基酶修复）二聚体糖基酶修复NanjingUniversity三三、胸胸腺腺嘧嘧啶啶二二聚聚体体修修复复的的分分子生物学机制子生物学机制(一）光复活一）光复活（photoreactivationphotoreactivation）1 1，光复活的定义，光复活的定义在在可可见见光光（300300nm nm 600
30、nm600nm）的的活活化化之之下下由由光光复复活活酶酶催催化化胸胸腺腺嘧嘧啶啶二二聚聚体体分分解解成成为为单单体的过程体的过程NanjingUniversity2 2，光复活的过程，光复活的过程A.A.光复活酶（光复活酶（PRPR酶）与酶）与DNADNA链上链上的胸腺嘧啶二聚体结合成复合的胸腺嘧啶二聚体结合成复合物物B.B.复合物吸收光能并切断胸腺嘧复合物吸收光能并切断胸腺嘧啶二聚体之间的啶二聚体之间的C-CC-C键键C.C.胸腺嘧啶二聚体变为单体，胸腺嘧啶二聚体变为单体，PRPR酶从酶从DNADNA上解离下来上解离下来光复活作用还可以修复紫外线光复活作用还可以修复紫外线照射形成的其他嘧啶二
31、聚体照射形成的其他嘧啶二聚体NanjingUniversity（二）切除修复（二）切除修复1 1，切除修复一般，切除修复一般过程过程A.A.修复内切酶识别修复内切酶识别损伤引起的损伤引起的DNADNA双螺旋结构的变双螺旋结构的变形，并在形，并在DNADNA损损伤的两侧切开糖伤的两侧切开糖-磷酸骨架磷酸骨架NanjingUniversityB.B.外切核酸酶去除外切核酸酶去除切刻之间的切刻之间的DNADNAC.C.DNADNA聚合酶合成聚合酶合成一条新的一条新的DNADNA链链置换损伤的置换损伤的DNADNA片段片段D.D.DNADNA连接酶封合连接酶封合新合成的新合成的DNADNA片片段和原有
32、段和原有DNADNA链链之间的切刻之间的切刻NanjingUniversity2 2，大肠杆菌的切，大肠杆菌的切除修复除修复（1 1）修复过程）修复过程A.A.UvrAUvrA识别引起识别引起DNADNA双螺旋变形双螺旋变形的损伤，的损伤，并与并与UvrBUvrB结合结合B.B.UvrAUvrA解离（需解离（需ATP)ATP)，Uvr Uvr加加入入NanjingUniversityC.C.UvrBCUvrBC复合体在复合体在损伤损伤DNADNA的两侧的两侧切开一个切刻。切开一个切刻。55端和端和33端离端离损伤位点分别为损伤位点分别为7 7个和个和3 34 4个核苷个核苷酸（需酸（需ATPA
33、TP）D.D.UvrDUvrD（解旋酶）解旋酶）解开解开DNADNA双链，双链，释放损伤释放损伤DNADNA片片段段NanjingUniversityE.E.DNADNA聚合酶聚合酶I I进行缺口进行缺口的充填的充填F.F.最后由最后由DNADNA连接酶将连接酶将切刻连接起来切刻连接起来NanjingUniversity（2 2）大肠杆菌切除修）大肠杆菌切除修复的类型复的类型A.A.短补丁修复（短补丁修复（short-short-patch repairpatch repair）切除的切除的DNADNA不超过不超过3030个个核苷酸核苷酸约占约占99%99%NanjingUniversityB
34、.B.长补丁修复（长补丁修复（long-long-patch repairpatch repair）切除的切除的DNADNA大多数在大多数在15001500核苷酸左右，核苷酸左右，少数可达少数可达90009000核苷核苷酸以上酸以上约占约占1%1%NanjingUniversity3 3，真核生物的切除，真核生物的切除修复修复（1 1）TFIIHTFIIH打开打开DNADNA双螺旋双螺旋（2 2）XPGXPG内切核酸内切核酸酶切开损伤的酶切开损伤的33端端（3 3）ERCC1ERCC1内切核内切核酸酶切开损伤的酸酶切开损伤的55端端NanjingUniversity（三）重组修复（三）重组修复
35、1 1，除，除UvrUvr系统之外，还存系统之外，还存在其他的暗修复系统在其他的暗修复系统证据证据1 1：对于：对于uvrAuvrA-的细菌，的细菌，UVUV致死剂量能在细胞内产致死剂量能在细胞内产生生300300个胸腺嘧啶二聚体。个胸腺嘧啶二聚体。而一个未被修复的胸腺嘧而一个未被修复的胸腺嘧啶二聚体就可使细胞死亡啶二聚体就可使细胞死亡NanjingUniversity证据证据2 2：recArecA-细菌比细菌比uvrAuvrA-细细菌对紫外线更敏感菌对紫外线更敏感2 2，重组修复（复制后修复），重组修复（复制后修复）的机制的机制（1 1）重组修复的姐妹链交换）重组修复的姐妹链交换假说（图假
36、说（图4-104-10）A.A.DNADNA分子的分子的a a链和链和b b链上各有一链上各有一个胸腺嘧啶二聚体并开始复个胸腺嘧啶二聚体并开始复制制NanjingUniversityB.B.通过二聚体后起始机制，通过二聚体后起始机制，复制出包含缺口的子链复制出包含缺口的子链aa和和bbC.C.a a，a a姐妹链发生交换，姐妹链发生交换，即从即从a a链上切下链上切下aa链上所链上所缺少的一段，由缺少的一段，由DNADNA连接连接酶连接在酶连接在aa链上。在下链上。在下一轮复制时，一轮复制时，aa链成为链成为完整的模板完整的模板NanjingUniversityD.D.a a链上的缺口由链上的
37、缺口由Pol IPol I和和DNADNA连接酶补好。连接酶补好。bb链可以按同样的方式进链可以按同样的方式进行修复。但是行修复。但是a a链上的链上的二聚体如果被其他机制二聚体如果被其他机制所修复，那么只要由所修复，那么只要由DNADNA聚合酶聚合酶I I补齐就行了补齐就行了NanjingUniversityNanjingUniversity（2 2）重组修复所涉及）重组修复所涉及的基因的基因recArecArecBCDrecBCD其他不详其他不详NanjingUniversity（四）（四）SOSSOS修复修复1,SOS1,SOS反应反应细菌在细菌在DNADNA受损或其他因素使受损或其他因
38、素使DNADNA复复制受到抑制时制受到抑制时,会产生一系列的表型会产生一系列的表型变化变化,包括对损伤包括对损伤DNADNASOSSOS反应反应NanjingUniversity2,SOS2,SOS修复的概念修复的概念是是DNADNA损伤修复的一种旁路系损伤修复的一种旁路系统，它能引起统，它能引起DNADNA复制校对系复制校对系统松懈统松懈,从而允许新生从而允许新生DNADNA链链能够越过胸腺嘧啶二聚体能够越过胸腺嘧啶二聚体（超越二聚体合成，（超越二聚体合成，transdimer synthesistransdimer synthesis）完完成全链的合成成全链的合成NanjingUniver
39、sity3,SOS3,SOS修复的结果修复的结果在在DNADNA链受到损伤时仍链受到损伤时仍能完成复制能完成复制DNADNA复制的错误率增高复制的错误率增高4,4,RecARecA蛋白在蛋白在SOSSOS修复中修复中的作用的作用NanjingUniversity(1)RecA(1)RecA蛋白的主要生化活性蛋白的主要生化活性A.A.重组活性重组活性B.B.单链单链DNADNA结合活性结合活性C.C.蛋白酶活性蛋白酶活性(2)(2)RecARecA蛋白的作用蛋白的作用当当DNADNA合成受阻时合成受阻时,细胞中的细胞中的RecARecA蛋白大量表达并被激活蛋白大量表达并被激活NanjingUni
40、versityRecARecA是一种特异的内肽酶是一种特异的内肽酶,只切割少数蛋白质的丙氨只切割少数蛋白质的丙氨酸酸-甘氨酸之间的肽键甘氨酸之间的肽键.其其识别特异性还与底物的空识别特异性还与底物的空间结构有关间结构有关.DNADNA合成转入正常合成转入正常,RecARecA蛋蛋白失去蛋白酶活性白失去蛋白酶活性NanjingUniversity5,LexA5,LexA蛋白在在蛋白在在SOSSOS修复中的修复中的作用作用(1)LexA(1)LexA蛋白的作用蛋白的作用是一种阻遏蛋白是一种阻遏蛋白,结合于结合于SOSSOS系统中各基因的操作子上系统中各基因的操作子上,使得这些基因不能产生转录使得这
41、些基因不能产生转录产物产物NanjingUniversity对自身基因的表达也有负向对自身基因的表达也有负向控制作用控制作用,但正常细胞中其表但正常细胞中其表达量足以阻遏所有达量足以阻遏所有SOSSOS基因的基因的表达表达当细胞当细胞DNADNA复制受阻时，复制受阻时，LexALexA蛋白被蛋白被RecARecA蛋白触发，发生自蛋白触发，发生自身催化的水解作用，身催化的水解作用，SOSSOS系统系统被激活，被激活，lexAlexA基因表达也增加基因表达也增加NanjingUniversityNanjingUniversityDNADNA复制正常后复制正常后,RecARecA蛋白蛋白失活失活,LexALexA蛋白恢复对蛋白恢复对SOSSOS系统的阻遏作用系统的阻遏作用NanjingUniversity(2)(2)由由LexALexA控制的控制的SOSSOS基因构成一个调基因构成一个调控元控元LexALexA控制控制1717个基因个基因,统称统称din(damage din(damage inducible genes)inducible genes)基因基因,或或SOSSOS基因基因SOSSOS框框:所有所有SOSSOS基因的操作子都含有基因的操作子都含有2020bpbp的的LexALexA结合位点结合位点,称为称为SOSSOS框框(SOS box)SOS box)