第二章 电离辐射的分子生物学效应ppt课件.ppt

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1、第二章电离辐射的分子生物学效应第四节DNA辐射损伤的修复及其遗传学控制亚致死损伤修复（sublethaldamagerepair,SLDR）：将预定的照射剂量分次给予，生物效应明显减轻，表明在两次照射间隔中细胞有所修复，这种修复称作SLDR潜在致死性损伤修复（potentiallylethaldamagerepair,PLDR)：照射后改变细胞所处的状态和环境，如延长接种或给予不良的营养和环境条件，均能提高存活率。一、不同类型DNA损伤的修复1、DNA单链断裂的修复绝大多数正常细胞都能修复单链断裂DNA修复与时间呈指数关系，修复速率依赖于温度与SLDR有关CHO细胞DNA单链断裂重接

2、修复曲线2、DNA双链断裂的修复断裂后即刻，细胞内酶修复系统启动。修复速率的快慢与水平的高低直接决定损伤的残留以及细胞的转归。（部分修复：早期修复快，随后修复的慢）与PLDR有关X线(20Gy)照射后三株细胞的DNA双链断裂修复○人成纤维细胞，▲CHO,●人肾癌细胞TO253、碱基损伤的修复种类多，分析较困难以嘧啶二聚体为模型，能修复但只能部分修复。DNA修复合成DNA期外合成或程序外DNA合成（unscheduledDNAsynthesis,UDS）：DNA合成适于损伤后即刻，随时间延长而增加，但与细胞周期没有关系，是一种修复合成。二、DNA的损伤修复机制1、回复修复细胞对DNA的某些损

3、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。这种修复方式叫回复。1）酶学光复活光复活酶或DNA光解酶它的作用分成三个步骤：①酶与DNA中的二聚体部位相结合；②吸收波长为260～380nm的近紫外光，酶被激活，使二聚体解聚；③酶从DNA链上释放，DNA恢复正常结构。2）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，因此也属于直接回复。DNA连接酶能催化DNA双螺旋结构中一条链缺口处的5’磷酸根与相邻的一个3’羟基形成磷酸二酯健。连接所需的能量ATP(如动物细胞)。3）嘌呤的直接插入嘌呤插入酶受

4、损嘌呤→APS→插入嘌呤（糖苷键）糖基化酶嘌呤插入酶K+2、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过程：识别（损伤位点）→切除→修复（补）→连接酶和蛋白质DNA聚合酶DNA连接酶1)碱基切除：特点是切除受损伤的碱基。主要过程是水解受损伤的碱基与脱氧核糖磷酸链之间的N—糖苷键。反应由一类糖基化酶催化。也即：糖基化酶→APS→内、外切酶去除残基。整个修复过程可分以下几步。2）核甘酸切成（一段寡核苷酸）首先由一个酶系统识别损伤；然后在损伤两侧各水解一个磷酸二酯键；释放出一段寡核苷酸；填补缺损区连接酶重新完成连接。E．coli的

5、核苷酸切除修复机理。在E．coli中，UvrA，UvrB，UvrC三种蛋白是必需的。而且必须同时存在才能发挥作用，所以也叫UvrABC切除核酸酶。UvrA是一种腺苷三磷酸酶，是损伤识别蛋白。它与UvrB结合成A2B1复合物，结合在损伤区，使DNA解旋、扭曲，并引起UvrB构象改变，与损伤部位形成紧密的结合。然后UvrA与UvrB—DNA复合物解离，后者成为UvrC特异结合靶。UvrB在损伤的3’侧作一内切，随而复合物构象改变，UvrC得以在5’侧作第二个切口。解旋酶Ⅱ(UvrD)使寡聚核苷酸片段及UvrC从DNA链上释放，然后DNA聚合酶Ⅰ取代UvrB。修补缺损区；最后由连接酶连接补片。3

6、、损伤的“耐受”DNA分子的损伤有时不能立即修复。特别是在复制已经开始，而损伤又在复制叉附近时，细胞会通过另一些机制，使复制能进行下去，待复制完成后，再通过某种机制修复残留的损伤。复制时损伤并未消除，故称“耐受”包括重组修复（复制后修复）、SOS修复1）、重组修复当DNA双链发生严重损伤时需要另一种机理来完成正确的修复。一种情况是两条链同时受到损伤；另一种情况是单链损伤尚未修复时发生了复制，造成对应于损伤位置的新链缺乏正确模板；此时需要重组酶系将另一段未受损伤的双链DNA移到损伤位置附近，提供正确的模板，进行重组。这便是重组修复。3’5’3’5’3’5’3’5’3’5’3’5’5’3’5’

7、3’5’3’5’3’5’3’5’3’DNA损伤后重组修复2）SOS修复细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制，产生一种调控信号，解除对许多基因的抑制，这些基因的产物参与修复过程。SOS修复过程是在损伤信号诱导下发生的，又称可诱导的DNA修复修复过程容易发生错误，故又称易错修复SOS修复4、错配修复错配修复是生物维持生命、保持物种稳定的—种重要功能。从细菌、酵母直至哺乳动物都普遍具有此修复机理。在修复、重组的过程中或外界损伤