修复与重组解析
第九章DNA 修复与重组
一，填空题
1.在大肠杆菌中发现了( ) 种DNA聚合酶。DNA修复时需要DNA 聚合酶（）。
2.真核生物中有5种DNA聚合酶，它们是:(1) （）(2)（）(3)（）(4)（）(5) （）。
3.在DNA修复过程中，需要第二种酶，( )，作用是将DNA 中相邻的碱基( )起来。( )DNA聚合酶具有外切核酸酶的活性。有两种外切核酸酶的活性，它们分别从( )和( )降解DNA。DNA聚合嗨只有( )外切核酸酶活性。
4.只有真核DNA聚合酶( )和( )显示外切核酸酶活性。
5.DNA大多数自发变化都会通过称之为( )的作用很快被校正，仅在极少情况下，DNA将变化的部分保留下来导致永久的序列变化，称为（）。
6.偶然情况下，在同一基因两个稍微不同拷贝(等位基因)间发生重组的过程中，一个等位基闲经过（）过程会被另一等位基因代替。
7.通过（）基因重组，游动DNA序列和-一些病毒可进入或离开一条目的染色体。
8.DNA修复包括3个步骤: （）酶对DNA链上不正常碱基的识别与切除，（）酶对已切除区域的重新合成，（）酶对剩下切口的修补。
9.一种主要的DNA修复途径称（），包括一系列（）酶，它们都能识别并切去DNA上不正常碱基。
l0.（）途径可以切去任何造成DNA双螺旋大片段改变的DNA 损伤。
11.大肠杆菌中，任何由于DNA损伤造成的DNA复制障碍都会诱导（）的信号，即允许跨过障碍进行复制，给细胞一个生存的机会。
12.在（）中，基因交换发生在同源DNA序列间，最常见是发生在同一染色体的两个拷贝区。
13 .在交换区域，，一个DNA分子的一条链与另一个DNA分子的一条链相互配配对，在两个双螺旋间形成一个（）。
14.通过（），两个单链的互补DNA分子一起形成一个完全双链螺旋，人们认为这个反应从一个慢的（）步骤开始。
15.大肠杆菌的染色体配对需要（）;它与单链DNA结合并使同源双链DNA与之配对。
16.一般性重组的主要中间体是（），也用它的发现者名字命名。
二、选择题（单选或多选）
1. 关于DNA的修复，下列描述中，哪些是不正确？（）
（a)UV照射可以引起嘧啶碱基的交联
（b)DNA聚合酶Ⅲ可以修复单链的断裂
(c)双链的断裂可以被DNA聚合酶Ⅱ修复
（d)DNA的修复过程中需要DNA连接酶
(e)细菌可以用一种核酸内切酶来除去受损伤的碱基
（f) 糖苷酶可以切除DNA中单个损伤的碱基
2.DNA最普遍的修饰是甲基化，在原核生物中这种修饰的作用有:( )
(a)识别受损的DNA以便于修复
(b)复制之后区分链，以确定是否继续复制
(c)识别甲基化的外来DNA并重组到基因组中
(d)保护它自身的DNA免受核酸内切酶限制
(e)识别转录起始位点以便RNA聚合酶能够正确结合
3.单个碱基改变是DNA损伤的一种形式，它们:( )
(a)影响转录但不影响复制，在此过程中一个ATG起始密码可能被修改
(b)影响DNA序列但不影响DNA的整个结构
(c)将继续引起结构变化但不影响复制循环
(d)可能由错配复制或酶的DNA修饰(如脱氨基)所引起
(e)可以由UV照射(如嘧啶二聚体)或加成化合物形成(如烷基化)所引配
4.错配修复是基于对复制期间产生的错配的识别。下列叙述正确的是:( )
(a)UvrABC系统识别并靠DNA聚合酶l促使正确核苷酸的引入而使错配被修复
(b)假如识别发生在被重新甲基化的半甲基化DNA之前，那么修复可能偏向野生型序列(Dam甲基化，MutH，MutSL)
(c)错配一般由单链交换所修复，这要靠RecA蛋白恢复止常拷贝序列的能力
(d)错配修复也可被认为是对DNA的修饰活动，如去烷垫化或再氨基化，但是不会替换损伤的核苷酸
(e)错配修复是靠正常情况下被LexA蛋白抑制的修复功能完成的(SOS反应)
5.非均等交换:( )
(a)发生在同一染色体内
(b)产生非交互重组染色体
(c)改变了基因组织形式，末改变基因的总数
(d)在染色体不正常配对时发生
(e)减少一个基因簇的基因数，同时增加另一个基因簇的基因数
6.许多细菌在它们的基因组中几乎平均分配重组敏感热点，这些热点在大肠杆菌E.coli中称为chi,它们是:( )
(a)是双链经常断裂的部位，它可来诱导重组
(b)是单链经常断裂的部位，导致单链同化作用
(c)是RecBCD复合物作用的位点，在这些位点，受双链断裂激活的RecBCD 复合物切开一个自由3'-OH端
(d)是顺式作用元件，在该元件内可以产生一个单链的自由3'-OH末端
(e)是RecA蛋白结合的DNA位点，RecA蛋白从该位点沿着DNA移动直到断裂点
三、判断题
1.拓扑异构酶I和Ⅱ可以使DNA产生正向超螺旋。
2.拓扑异构酶I解旋需要A TP酶。
3.RNA聚合酶I合成DNA复制的RNA引物。
4.线粒体DNA的复制需要使用DNA引物。
5.噬菌体整合到大肠杆菌基因组上是由一个位点专一的拓扑异构酶（整合酶)催化的，它可以识别在两条染色体上短的特异DNA序列。
6.在真核生物染色体DNA复制期间，会形成链状DNA。
7.所有已知的基因转变都需要一定量的DNA合成。
8.根据不同物种同一蛋白质中氨基酸的不同来估计突变率往往较实际的突变率低，因为一些突变体由于危及蛋白质功能，在选择压力下从种群中消失。
9.因为组蛋白H4在所有物种中都是一样的，可以预期该蛋白基因在不同物种中也是一样的。
10.DNA修复机制有很多种，但所有这些机制都依赖于二倍体染色体上两套遗传信息的存在。
11.自发的脱嘌呤作用和由尿嘧啶DNA糖基化酶切去-个已脱碱基的胞嘧啶都会产生可被无嘌呤嘧啶内切核酸酶作为底物识别的同样的中间产物。
12.DNA修复的第一步是由专用不修复过程的酶催化的，下面的步骤由DNA 代谢过程中的常用酶催化。
13.大肠杆菌中SOS反应的最主要作用是通过在原始DNA损伤区域附近导入补偿突变来提高细胞存活率。
14.DNA中四个常用碱基自发脱氨基的产物，都能被识别出来。
15.在细菌细胞中，短片段修复是由损伤诱导的。相反，长汁段修复是组成型的，且往往涉及约1500一9000bp损伤DNA叶段的替换。
16.真核生物中DNA的修复没有原核生物重要，这是因为体细胞的二倍体特征。
17.一般性重组需要交换的双方都有一长段同源DNA序列，而位点专一重组仅需要短而专一的核苷酸序列，在某些情况下，只需要交换双方中的一方具有该序列即可。
18.一般性重组包括DNA片段的物理交换，该过程涉及DNA骨架上磷酸二酯键的断裂和重新形成。
19.RecA蛋白同时具有位点专一的单链切割的活性和将单链从双螺旋DNA分子上脱离的解旋酶的功能，但需要依赖于A TP的活性。
20.大肠杆菌的单链结合蛋白通过与糖—磷酸骨架结合并使碱基暴露，从而解开单链上的短发夹结构。
21. RecA蛋白同时与单链、双链DNA结合，因此它能催化它们之间的联会。
22.交叉链互换包括交叉链和末交叉链，至少其中一条链的磷酸骨架断裂才可能使这个过程逆转。
23.基因转变是真菌类偶然改变性别的方式;正常情况下，一次接合等量的雄性与雌性孢子，但偶然也会出现1:3或3:1的比例。
修复与重组
13-1 DNA 修复与重组 一填空 1·在大肠杆菌中发现了种DNA聚合酶。DNA修复时需要DNA聚合酶。 2·真核生物中有5种DNA聚合酶，它们是:(1) （2） (3) (4) (5) 。 3·在DNA修复过程中，需要第二种酶，，作用是将DNA中相邻的碱基起来。 DNA聚合酶具有外切核酸酶的活性。有两种外切核酸酶的活性，它们分别从和降解DNA。DNA聚合酶只有外切核酸酶活性。 4·只有真核DNA聚合酶和显示外切核酸酶活性。5·DNA大多数自发变化都会通过称之为的作用很快被校正。仅在极少情况下，DNA将变化的部分保留下来导致永久的序列变化，称为。 6·偶然情况下，在同一基因两个稍微不同拷贝(等位基因)间发生重组的过程中，一个等位基因经过 过程会被另一等位基因代替。 7·通过基因重组，游动DNA序列和一些病毒可进人或离开一条目的染色体。8·DNA修复包括3个步骤: 酶对DNA链上不正常碱基的识别与切除，酶对已切除区域的重新合成，酶对剩下切口的修补。 9·一种主要的DNA修复途径称，包括一系列酶，它们都能识别并切去DNA上不正常碱基。 10·途径可以切去任何造成DNA双螺旋大片段改变的DNA损伤。 11·大肠杆菌中，任何由于DNA损伤造成的DNA复制障碍都会诱导的信号，即允许跨过障碍进行复制，给细胞一个生存的机会。 12·在中，基因交换发生在同源DNA序列间，最常见是发生在同一染色体的两个拷贝间。 13·在交换区域，一个DNA分子的一条链与另一个DNA分子的一条链相互配对，在两个双螺旋间形成一个。 14·通过，两个单链的互补DNA分子一起形成一个完全双链螺旋，人们认为这个反应从一个慢的步骤开始。 15·大肠杆菌的染色体配对需要 ;它与单链 DNA结合并使同源双链DNA与之配对。 16·一般性重组的主要中间体是，也用它的发现者名字命名为。
DNA修复与重组解析演示教学
第四章 DNA修复与重组 一、填空题 1．在大肠杆菌中发现了——----种DNA聚合酶。DNA修复时需要DNA聚合酶——---。 2．真核生物中有5种DNA聚合酶，它们是：(1)—-----—(2)—---—(3)—---—(4)—-----—(5)—------—。 3．在DNA修复过程中，需要第二种酶，—--------—，作用是将DNA中相邻的碱基—---------—起来。————————DNA聚合酶具有外切核酸酶的活性。有两种外切核酸酶的活性，它们分别从—-----------—和—----------—降解DNA。DNA聚合酶—---------—只有———————外切核酸酶活性。 4．只有真核DNA聚合酶—------—和—------—显示—-----—外切核酸酶活性。 5． DNA大多数自发变化都会通过称之为—----------—的作用很快被校正。仅在极少情况下，DNA将变化的部分保留下来导致永久的序列变化，称为—-------—。 6．偶然情况下，在同一基因两个稍微不同拷贝(等位基因)间发生重组的过程中，一个等位基因经过—----------—过程会被另一等位基因代替。 7．通过—---------—基因重组，游动DNA序列和一些病毒可进人或离开一条目的染色体。 8． DNA修复包括3个步骤：—-----------—酶对DNA链上不正常碱基的识别与切除，—-------—酶对已切除区域的重新合成，—--------—酶对剩下切口的修补。 9．一种主要的DNA修复途径称—---------—，包括一系列—----—酶，它们都能识别并切去DNA上不正常碱基。 10．—----—途径可以切去任何造成DNA双螺旋大片段改变的DNA损伤。 11．大肠杆菌中，任何由于DNA损伤造成的DNA复制障碍都会诱导—-----—的信号，即允许跨过障碍进行复制，给细胞一个生存的机会。 12．在—----—中，基因交换发生在同源DNA序列间，最常见是发生在同一染色体的两个拷贝间。 13．在交换区域，一个DNA分子的一条链与另一个DNA分子的一条链相互配对，在两个双螺旋间形成一个—--------—。 14．通过—-------—，两个单链的互补DNA分子一起形成—个完全双链螺旋,人们认为这个反应从一个慢的—-----—步骤开始。 15．大肠杆菌的染色体配对需要—-------—；它与单链DNA结合并使同源双链DNA与之配对。 16．一般性重组的主要中间体是—---------—，也用它的发现者名字命名为—-----—。 二、选择题(单选或多选) 1．关于DNA的修复，下列描述中，哪些是不正确的?( ) (a)UV照射可以引起嘧啶碱基的交联 (b)DNA聚合酶Ⅲ可以修复单链的断裂 (c)双链的断裂可以被DNA聚合酶Ⅱ修复 (d)DNA的修复过程中需要DNA连接酶 (e)细菌可以用一种核酸内切酶来除去受损伤的碱基 (f)糖苷酶可以切除DNA中单个损伤的碱基 2． DNA最普遍的修饰是甲基化，在原核生物中这种修饰的作用有： ( ) (a)识别受损的DNA以便于修复 (b)复制之后区分链，以确定是否继续复制 (c)识别甲基化的外来DNA并重组到基因组中
修复与重组解析
第九章DNA 修复与重组 一，填空题 1.在大肠杆菌中发现了( ) 种DNA聚合酶。DNA修复时需要DNA 聚合酶（）。 2.真核生物中有5种DNA聚合酶，它们是:(1) （）(2)（）(3)（）(4)（）(5) （）。 3.在DNA修复过程中，需要第二种酶，( )，作用是将DNA 中相邻的碱基( )起来。( )DNA聚合酶具有外切核酸酶的活性。有两种外切核酸酶的活性，它们分别从( )和( )降解DNA。DNA聚合嗨只有( )外切核酸酶活性。 4.只有真核DNA聚合酶( )和( )显示外切核酸酶活性。 5.DNA大多数自发变化都会通过称之为( )的作用很快被校正，仅在极少情况下，DNA将变化的部分保留下来导致永久的序列变化，称为（）。 6.偶然情况下，在同一基因两个稍微不同拷贝(等位基因)间发生重组的过程中，一个等位基闲经过（）过程会被另一等位基因代替。 7.通过（）基因重组，游动DNA序列和-一些病毒可进入或离开一条目的染色体。 8.DNA修复包括3个步骤: （）酶对DNA链上不正常碱基的识别与切除，（）酶对已切除区域的重新合成，（）酶对剩下切口的修补。 9.一种主要的DNA修复途径称（），包括一系列（）酶，它们都能识别并切去DNA上不正常碱基。 l0.（）途径可以切去任何造成DNA双螺旋大片段改变的DNA 损伤。 11.大肠杆菌中，任何由于DNA损伤造成的DNA复制障碍都会诱导（）的信号，即允许跨过障碍进行复制，给细胞一个生存的机会。 12.在（）中，基因交换发生在同源DNA序列间，最常见是发生在同一染色体的两个拷贝区。 13 .在交换区域，，一个DNA分子的一条链与另一个DNA分子的一条链相互配配对，在两个双螺旋间形成一个（）。 14.通过（），两个单链的互补DNA分子一起形成一个完全双链螺旋，人们认为这个反应从一个慢的（）步骤开始。 15.大肠杆菌的染色体配对需要（）;它与单链DNA结合并使同源双链DNA与之配对。 16.一般性重组的主要中间体是（），也用它的发现者名字命名。 二、选择题（单选或多选） 1. 关于DNA的修复，下列描述中，哪些是不正确？（） （a)UV照射可以引起嘧啶碱基的交联 （b)DNA聚合酶Ⅲ可以修复单链的断裂 (c)双链的断裂可以被DNA聚合酶Ⅱ修复
DNA损伤修复---重组修复
DNA损伤修复---重组修复 的。 关键词：重组修复、同源重组修复、DNA损伤 DNA damage and repair --- recombination repair Abstract: DNA damage repair (repair of DNA damage) in the role of a variety of enzymes, the DNA molecules within living cells by the phenomenon of structural damage after recovery. DNA damage and repair studies help to understand the reasons for the gene mutation mechanisms, aging and cancer, can also be applied to the detection of the environmental carcinogen. DNA damage repair model there are many, here mainly with regard to recombination repair. Key words: recombination repair, homologous recombination repair, DNA damage 简史 1949年A.凯尔纳偶然发现灰色链丝菌等微生物经紫外线(UV)照射后如果立即暴露在可见光下则可减少死亡。此后在大量的微生物实验中都发现了这种现象，并证明这是许多种微生物固有的DNA损伤修复功能,并把这一修复功能称为光复活。1958年R.L.希尔证明即使不经可见光的照射，大肠杆菌也能修复它的由紫外线所造成的DNA损伤，而后又证明其他微生物也有这种功能,当时就把这种修复功能称为暗复活或暗修复。此后发现暗修复普遍地存在于原核生物、低等真核生物、高等真核生物的两栖类乃至哺乳动物中，并证实暗修复包括切除修复和复制后修复两种。1968年美国学者J.E.克利弗首先发现人类中的常染色体隐性遗传的光化癌变疾病──着色性干皮病(XP)是由基因突变造成的DNA损伤切除修复功能的缺陷引起的。这一发现为恶性肿瘤的发生机理提供了一个重要的分子生物学证据,也使DNA损伤修复的研究进入了医学领域。 损伤类型 DN A分子的损伤类型有多种。UV照射后DNA分子上的两个相邻的胸腺嘧啶 (T)或胞嘧啶(C)之间可以共价键连结形成环丁酰环，这种环式结构称为二聚体。胸腺嘧啶二聚体的形成是UV对DNA分子的主要损伤方式。 Χ射线、γ射线照射细胞后，由细胞内的水所产生的自由基既可使DNA分子双链间氢键断裂,也可使它的单链或双链断裂。化学物中的博莱霉素、甲基磺酸甲烷等烷化剂也能造成链的断裂。 丝裂霉素C可造成DNA分子单链间的交联，这种情况常发生在两个单链的对角的鸟嘌呤之间。链的交联也往往带来DNA分子的断裂。 DNA分子还可以发生个别碱基或核苷酸的变化。例如碱基结构类似物5-溴尿嘧啶等可以取代个别碱基，亚硝酸能引起碱基的氧化脱氨反应，原黄素（普鲁黄）等吖啶类染料和甲基氨基偶氮苯等芳香胺致癌物可以造成个别核苷酸对的增加或减少而引起移码突变（见基因突变）。
DNA修复与重组解析
第四章DNA 修复与重组 一、填空题 1 . 在大肠杆菌中发现了一一一种DNA聚合酶。DNA修复时需要DNA聚合酶一一---。 2 . 真核生物中有5种DNA聚合酶，它们是：⑴一一⑵一---—⑶一---—⑷ —- —(5) —----- —。 3 . 在DNA修复过程中，需要第二种酶，一--------- —，作用是将DNA中相邻的碱基一 —起来。DNA聚合酶具有外切核酸酶的活性。有两种外切核酸酶的活性，它们分别从一一和一一降解DNA DNA聚合酶一 —只有———————外切核酸酶活性。 4 . 只有真核DNA聚合酶一——一和一——一显示一-----—外切核酸酶活性。 5 ．DNA 大多数自发变化都会通过称之为—------- —的作用很快被校正。仅在极少 情况下，DNA将变化的部分保留下来导致永久的序列变化，称为一--------- 一。 6 ．偶然情况下，在同一基因两个稍微不同拷贝(等位基因)间发生重组的过程中，一个 等位基因经过—------- —过程会被另一等位基因代替。 7 . 通过一-------- 一基因重组，游动DNA序列和一些病毒可进人或离开一条目的染 色体。 8 . DNA修复包括3个步骤：一--------- 一酶对DNA链上不正常碱基的识别与切除， —-- —酶对已切除区域的重新合成，—--------- —酶对剩下切口的修补。 9 . 一种主要的DNA修复途径称一-------- 一，包括一系列一----—酶，它们都能识 别并切去DNA上不正常碱基。 10 .—----—途径可以切去任何造成DNA双螺旋大片段改变的DNA损伤。 11 .大肠杆菌中，任何由于DNA损伤造成的DNA M制障碍都会诱导一-----—的信号，即允许跨过障碍进行复制，给细胞一个生存的机会。 12 .在一----—中，基因交换发生在同源DNA序列间，最常见是发生在同一染色体的两 个拷贝间。 13 .在交换区域，一个DNA分子的一条链与另一个DNA分子的一条链相互配对，在两个 双螺旋间形成一个—----- —。 14 .通过一——一，两个单链的互补DNA分子一起形成一个完全双链螺旋，人们认为这个反应从一个慢的—--- —步骤开始。 15 .大肠杆菌的染色体配对需要一-------- —;它与单链DNA结合并使同源双链DNA与之 配对。 16 一般性重组的主要中间体是—------- —，也用它的发现者名字命名为— -------- —。 二、选择题( 单选或多选) 1 . 关于DNA的修复，下列描述中，哪些是不正确的？() (a) UV 照射可以引起嘧啶碱基的交联 (b) DNA 聚合酶川可以修复单链的断裂 (c) 双链的断裂可以被DNA聚合酶H修复 (d) DNA 的修复过程中需要DNA连接酶 (e) 细菌可以用一种核酸内切酶来除去受损伤的碱基 (f) 糖苷酶可以切除DNA中单个损伤的碱基 2 DNA 最普遍的修饰是甲基化，在原核生物中这种修饰的作用有：( ) (a) 识别受损的DNA以便于修复 (b) 复制之后区分链，以确定是否继续复制 (c) 识别甲基化的外来DNA并重组到基因组中 (d) 保护它自身的DNA免受核酸内切酶限制 (e) 识别转录起始位点以便RNA聚合酶能够正确结合
DNA同源重组修复的分子机制
?综述? 作者单位:300192 天津,中国医学科学院放射医学研究所 DNA 同源重组修复的分子机制 王勇 樊飞跃 电离辐射直接造成生物靶分子细胞DNA 的损伤,DNA 的损伤类型很多,其中以DNA 双链断裂(double strand break , DS B )最为严重。DNA DS B 的修复较其他类型的DNA 损伤更 加困难,不修复则可能导致染色体断裂和细胞死亡,而修复不当则可能导致染色体缺失、重排、转位和倒置等,从而易于形成肿瘤等疾病[1]。DNA 损伤的不完全修复可导致基因组不稳定,机体细胞为了对抗损伤,发展出多个修复系统来保证基因组的完整性,同源重组修复(hom olog ous recombination repair ,HRR )是DNA DS B 损伤修复的主要方式,对于保持哺乳 动物细胞的基因组完整性十分重要[2]。重组即遗传物质的重排,同源重组是指发生在同源DNA 序列间的重组,主要是利用DNA 序列间的同源性来识别,而负责配对和重组的蛋白质因子并无碱基序列特异性。 本文综述了国外近来对HRR 分子机制的研究进展,包括引发HRR 的DNA 损伤机制;HRR 的基本修复过程和多条修复通路;HRR 关键分子重要功能的实现机制;HRR 与细胞周期调控等其他事件的相互关系;辐射和HRR 及其与肿瘤之间的关系。 11DNA 损伤的感受识别:HRR 参与的蛋白质有RAD51,RAD51b ,c ,d ,RAD52,RAD54,BRC A1,BRC A2,XRCC2,XRCC3 和MRN 复合物等,另外还需大量起始和损伤应激感受分子,包括AT M ,ATR 和DNA 2PK cs [3]。 细胞在受到电离辐射照射后,一系列重组或修复蛋白及复合物重新定位形成核焦点,以应答DNA 损伤。这些蛋白有γ2H2AX ,AT M ,RAD51,BRC A1,BRC A2,NBS1,RPA 和 MRN ,它们相互作用,完成DNA 损伤信号的接受功能并转导 信号给其他蛋白质,介导并协调包括周期检控点、凋亡、修复的损伤应答。在电离辐射引起的DS B 损伤应答中AT M 是最有可能的感受分子,它属于三磷酸肌醇激酶样激酶(PIKK )家族成员(如AT M 、ATR 、DNA 2PK ),都具有磷酸化谷氨酰氨酸残基后的丝或苏氨酸残基的激酶活性。AT M 以二或多聚体非活化形式储存于未受损伤的细胞,DNA 损伤后AT M 通过自我磷酸化,解离二聚体释放出AT M 对其他分子磷酸化的结构域。活化的AT M 可磷酸化组蛋白H2AX 的139位丝氨酸残基,M DC1ΠNF BD1的俩末端BRCT 结构域,BRC A1的1189, 1542和1524位丝氨酸残基 [4] 。在磷酸化M DC1ΠNF BD1促进 下,DNA 损伤后1～3min ,最先定位于DS B 2Mbp 左右区域内的蛋白之一H2AX 就被磷酸化为γ2H2AX ,磷酸化组蛋白可使染色体的部分结构改变,释放出损伤位点的DNA ,并以其为 装配中心继续募集MRN 、BRC A1等其他因子形成大型复合物来监控基因组的损伤[5]。 21HRR 的起始:在AT M 介导的H2AX 磷酸化波之后,活 化的AT M 与DS B DNA 结合,进而磷酸化结合至γ2H2AX 核焦点的53BP1、NBS1,随后RAD502MRE11复合物由MRE11结合到NBS1,完成定位于DS Bs MRN 复合物的装配,同时BRC A1也结合至损伤位点的53BP1。很可能由具有内切酶和外切酶活性的MRN 复合物发挥5′23′外切酶活性切割DNA 断裂末端,同时MRN 也参与从DS B 到下游DNA 应答蛋白的信号转导。由于NBS1只是3′25′而不是5′23′外切酶活性,故需其他核酸酶的协助切割DNA 来提供DNA 配对和链交换所必需的 3′ssDNA 突出。MRE11定位于细胞核内,Mn 2+ 为辅因子,亚基 参与构成RAD50复合物,有单链内切酶活性和双链特异性 3′25′外切酶活性。RAD50有ATPase 活性的头部球状结构域, 使得DNA 结合具有ATP 依赖性,而其高度柔性的分子卷曲尾部,就像是从核心蛋白向外伸出的长臂,可以较大倍率的易化两DS B 末端互寻,进而桥接两个断裂末端[6]。之后由人复制蛋白A (RPA )与突出末端结合以保护并去除其二级结构。RPA 是由14、32和70kDa 3亚基组成稳定的异质三聚体,与ssDNA 结合,是DNA 复制、重组和修复的必需蛋白。 31链侵入和修复性合成:E .coli 的RecA 的真核细胞同 源物RAD51代替RPA 在ssDNA 区域形成核蛋白纤维,催化同源序列的寻找、链配对和链交换。这是一个需要同源序列的RAD51依赖性链侵入机制。RAD51催化重组中的分子间稳定的联会配对包括:RAD51核蛋白纤维同源双螺旋DNA DS B 被加工的单链末端链侵入成为同源dsDNA ,核蛋白纤维 的ssDNA 和侵入DNA 双螺旋同源链之间的Wats on 2Crick 氢键作用导致随后的双螺旋非互补链的置换,最后形成含有异源双螺旋DNA 的D 环结构重组中间体。随着链交换的深入,重组中间体分岔结构向两边迁移的同时,以侵入中的DS B 加工后的3′末端作为引物,侵入双螺旋的互补链作为模板,进行修复性DNA 合成[7]。 RPA 参与链侵入,通过稳定ssDNA 和被置换来促进RAD51结合ssDNA 。RAD51属于RecA RAD51亚家族,可能定 位于核内,广泛参与普遍的DNA 损伤应答通路,结合单或双链DNA ,可显示DNA 依赖的ATPase 活性,Mg 2+和K +是辅因子[8]。RAD51同系物中RAD51D 的地位特殊,一旦缺失,人和大鼠细胞将不能增殖,小鼠在出生前就会死亡[9]。 参与DS B 的HRR 的RAD52以环状七聚体钳住DNA 链,募集RAD51结合到RPA 覆盖的ssDNA ,结合两者并协助 RAD51形成DNA 交换中间体,可将ssDNA 暴露于蛋白质表
DNA双链断裂与同源重组修复机理研究进展
DNA双链断裂与同源重组修复机理研究进展 卞广兴 郭葆玉 第二军医大学药学院生化药学教研室(上海,200433) 摘要 双链断裂(doub le strand b reak s,D SB s)是细胞染色体复制过程中经常出现的DNA损伤,它的修复过程在真核生物中以同源重组(homo logy recom b inati on,HR)修复为主。正常机体中有着一系列的基因和蛋白及时修复这些损伤,这些蛋白归属于RAD52上位性集团(RAD52ep istasis group)。它们对细胞发挥功能和维持生存意义重大,近来国外研究十分活跃。 关键词 同源重组;双链断裂 1 与HR有关的基因和蛋白 在多种多样的生物体中,基因组保持完整具有极为重要的意义。它是细胞发挥功能和维持生存的必要条件。生物体基因组暴露于离子射线或者受内切酶作用,特别是在染色体自我复制过程中都会出现双链断裂。如果这些断裂未能及时修复就会引起细胞的染色体丢失或导致细胞的死亡。修复不正确也会引起基因的突变和染色体的重组。真核生物对这些断裂的修复有两种机理:非同源末端连接(non2 hom o logy end j o in ing,N H EJ)和同源重组(hom o l2 ogy recom b inati on,HR)。 同源重组是发生在DNA的同源序列之间的重组方式。真核生物非姊妹染色子体的交换,姊妹染色子体的交换,细菌及某些低等真核生物的转化,细菌的转导,接合,噬菌体的重组等都属于这一类型。有人认为,在原核生物中D SB s的修复以HR方式为主;而对于真核生物,其它的修复方式才是主要的。但近几年对酵母和哺乳动物细胞的研究发现,真核生物中的HR不仅在机理上与原核相似,而且具有同等的重要性[1]。 在HR中起重要作用的蛋白归属于R ec A家族,其中R ec A是其中的第一个成员,它是一个由R ec A基因编码的蛋白,在E.coli的HR和DNA复制中起重要作用。近几年来,研究发现了R ec A的很多同源蛋白,如T4噬菌体中的U vsX和哺乳动物细胞中的R ad51等。它们被统称为RAD52上位性集团。包括:RAD50、RAD51、RAD52、RAD54、RAD55、RAD57、RAD59、M R E11和XR S2、XRCC2等。它们的突变缺失细胞都表现出对离子射线的敏感和有丝分裂 无丝分裂缺陷,表明它们是D SB s修复的某条途径的组成部分[2]。其中的不少成员就是在研究射线照射对生物体的作用(radiati on sen si2 tive m u tati on)中发现的,其命名也沿袭了原来的名称(RAD)。从酵母到脊椎动物基因序列的高度保守性表明它们在HR中有着类似的功能。研究中,符合这两者的因子大都可归于RAD52上位性集团。这其中最重要的是RAD51、RAD52和RAD54。 RAD51在所有的细胞中都表达,可能执行链交换的功能。它的作用同R ec A相似,但又不完全相同。Sonoda等[3]把人的RAD51转入鸡B细胞系的D T40细胞发现,RAD51缺失的细胞静息在细胞周期的G2 M期,累积对细胞有毒害作用的染色体断裂并最终死亡。同时发现大多数可探测到的染色体缺失是异染色质型的缺口或断裂,同一染色体的姊妹染色单体在同样的基因座断裂。这表明很多不可修复的裂隙是复制过程中产生的双链断裂的可能原因。尽管RAD51的分布远比其它因子广泛,研究表明它并不是D SB s诱导的所有重组修复形式中应用最广的因子[4]。RAD51在D SB s诱导的同源染色体交换中是必须的,但它对于其他形式的重组,如自发重组(spon taneou s recom b inati on),却并不是必须的。不过,RAD52在已知的这些重组形式中却都是必须的。 RAD52是重组中最重要的蛋白,它在真核细胞中进化保守,原核中基因序列差别较大。R ad52在体内形成多聚体的环,既可以连接DNA链末端又可促进互补链的退火。人的R ad52具有类似的特性。细胞在缺失RAD52的情况下几乎所有形式的HR 都被阻断了[4]。但是研究发现,剔除了RAD52的脊椎动物细胞可以存活而不会象剔除了RAD51等那样严重(死亡),有人认为这可能是细胞中还有其它起类似作用的因子未被发现[5]。 RAD55和RAD57同RAD51具有某些同源