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基因與進(jìn)化基因組進(jìn)化的分子基礎(chǔ)—突變當(dāng)前1頁，總共34頁。生物進(jìn)化基因組進(jìn)化獲得新功能生命過程的優(yōu)化(調(diào)控途徑)新基因新蛋白

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前2頁，總共34頁。

基因組進(jìn)化的分子基礎(chǔ)DNA序列組成的改變DNA突變重組自發(fā)外因誘導(dǎo)序列組成的改變序列倍增/缺失獲得外源序列

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前3頁，總共34頁。基因組進(jìn)化的關(guān)鍵過程MUTATION&RECOMBINATION當(dāng)前4頁，總共34頁。VARIATION(變異)

RECOMBINATION(基因重組)染色體間－減數(shù)分裂中染色體的自由組合染色體內(nèi)－染色體的重排(rearrangement)轉(zhuǎn)基因－體外重組

MUTATION(突變)基因突變?nèi)旧w畸變（aberration）

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前5頁，總共34頁。P373MUTATION&RECOMBINATIONPHENOTYPE

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前6頁，總共34頁。MUTATION(deficiencyinDNArepair)

POINTMUTATION(點(diǎn)突變)INSERTION(插入)DELETION(缺失)ERROROFDNAREPLICATION2.MUTAGENS(誘變劑)

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前7頁，總共34頁。QUESTIONSHOWMUTATIONHAPPENED?WHATEFFECTSONGENOME&ORGANISM?WHETHERMUTANTRATIOCOULDBEPROMOTEUNDERCERTAINSITUATION?HOWMUTATIONBEREPAIR?

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前8頁，總共34頁。突變的起因SPONTANEOUS突變錯誤逃避了在DNA復(fù)制叉上合成新的多聚核苷酸的DNA聚合酶的校正P374AOK?NO重復(fù)復(fù)制CAGTF1F2OKNO

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前9頁，總共34頁。突變的起因-22.誘變性突變誘變物與親代DNA反應(yīng)，造成其結(jié)構(gòu)的改變，影響了核苷酸的堿基配對的能力。F0代--F1代F2代P374圖BgchangedmutantfullmutantgcgcgcMUTAGENS當(dāng)前10頁，總共34頁。FRAME-SHIFT(讀碼框移位)

異常復(fù)制可造成合成的多聚核苷酸中插入少量的多余核苷酸和/或模板中部分核苷酸未被拷貝(INSERTION&DELETION)。編碼區(qū)FRAME-SHIFT非編碼區(qū)

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前11頁，總共34頁。REPLICATIONSLIPPAGE（復(fù)制滑移）定義：模板鏈與拷貝鏈發(fā)生相對移動結(jié)果：模板重復(fù)復(fù)制或遺漏新鏈多/少部分序列發(fā)生部位：多發(fā)生在有短重復(fù)序列時，如微衛(wèi)星序列故微衛(wèi)星序列多變原因：誘發(fā)復(fù)制滑移復(fù)制滑移常在已存在的等位基因群體中產(chǎn)生新的長度不同的變異體。異常例：三核苷酸重復(fù)序列擴(kuò)增疾病tri-nucleotiderepeatexpansiondisease造成重復(fù)序列延長—蛋白功能異常

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前12頁，總共34頁。復(fù)制滑移

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前13頁，總共34頁。復(fù)制滑移與人類遺傳疾病

可能與近年發(fā)現(xiàn)的人類三核苷酸重復(fù)序列擴(kuò)增疾病(trinucleotiderepeatexpansiondisease)有關(guān)(Ashley＆Warrenl995)。(1)三核苷酸重復(fù)序列延長，造成多聚肽鏈長度增加，影響蛋白質(zhì)功能。(2)一些與智力缺陷有關(guān)的疾病是由于基因前導(dǎo)區(qū)的三核苷酸擴(kuò)增，產(chǎn)生了染色體容易斷裂的脆性位點(diǎn)(fragilesite)(Sutherlandetal,1998)。（3）擴(kuò)增波及啟動子區(qū)、內(nèi)含子或下游非翻譯區(qū)，從而影響RNA加工、轉(zhuǎn)錄效率等。

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前14頁，總共34頁。

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前15頁，總共34頁。三聯(lián)體擴(kuò)增的原因：

插入的長度較通常的復(fù)制滑移(如微衛(wèi)星序列中所見到的復(fù)制滑移)大很多，一旦擴(kuò)增達(dá)到一定長度，在以后的復(fù)制中似乎就更易繼續(xù)擴(kuò)增，從而使后代的病情進(jìn)一步加重。特點(diǎn)：發(fā)生擴(kuò)增的三核苷酸序列數(shù)量有限，所有這些序列富含GC，有可能形成穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提出一種可能，即擴(kuò)增與DNA中發(fā)卡環(huán)的形成有關(guān)。

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前16頁，總共34頁。實(shí)驗(yàn)證據(jù)：

當(dāng)酵母的RAD27基因失活后，三聯(lián)體擴(kuò)增概率大大提高。酵母中的RAD27是哺乳動物編碼FENl的同源基因，F(xiàn)EN1是與岡崎片段加工有關(guān)的蛋白。

這可能表明三核苷酸重復(fù)序列擴(kuò)增是由后隨鏈的合成異常造成的。

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前17頁，總共34頁。誘變型變異

誘變物一種導(dǎo)致突變的化學(xué)或物理因素。誘變方式：堿基類似物復(fù)制叉上新生DNA合成時被誤認(rèn)為底物利用直接與DNA反應(yīng)造成DNA結(jié)構(gòu)改變DNA復(fù)制時模板鏈錯誤復(fù)制間接作用于DNA使細(xì)胞合成直接誘變物

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前18頁，總共34頁。化學(xué)誘變物1.堿基類似物（BASEANALOGS）與標(biāo)準(zhǔn)堿基類似的嘌呤或嘧啶堿基在細(xì)胞合成核苷酸時作為底物摻入（5’-溴尿嘧啶5-bU=胸腺嘧啶）；2.脫氨劑（DE-AMINATINGAGENTS）自發(fā)的DNA堿基脫氨作用+化學(xué)物質(zhì)（亞硝胺）3.烷化劑（ALKYLATINGAGENTS）同上，也造成點(diǎn)突變4．嵌入劑（INTERCALATINGAGENTS）與插入突變有關(guān)（ETHIDIUMBROMIDE）嵌入劑是扁平分子，可滑入雙螺旋堿基對之間，輕微解開螺旋，使相鄰堿基對間距擴(kuò)大

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前19頁，總共34頁?；瘜W(xué)誘變物-25.260nm紫外線誘發(fā)相鄰嘧啶堿基的二聚化/體。缺失突變6.電離輻射可造成點(diǎn)、插入、缺失突變或阻礙基因組復(fù)制的DNA損傷。7.熱誘導(dǎo)使核苷酸中連接堿基與糖組分的BETA-N糖苷腱水解斷裂，常發(fā)生于嘌呤造成AP(無嘌呤/無嘧啶)或無堿基位點(diǎn)，并可造成雙鏈DNA的缺口。

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前20頁，總共34頁。WHATEFFECTSONGENOMES？1.同義突變(SYNONYMOUSMUTATION)2.非同義突變(NON-SYNONYMOUSMUTATION)3.無義突變(NON-SENSEMUTATION)4.通讀突變(READ-THROUGH)→(function-down)5.移碼突變(FRAMESHIFTMUTATION)(happened@insertion/deletionun-triple)

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前21頁，總共34頁。SYNONYMOUSMIS-SENSEREAD-THROUGH當(dāng)前22頁，總共34頁。DELETIONMUTATION當(dāng)前23頁，總共34頁。P387圖

發(fā)生在編碼區(qū)以外的突變對基因組的影響point,insertion,deletionmutationtype/sitechangeofRNAwhichmayinvolvedinDNA-proteinreaction…當(dāng)前24頁，總共34頁。突變對多細(xì)胞生物的影響1.SOMATICCELLSOSO,ORTUMORGERMCELLBIGPROBLEM功能喪失突變(LOSS-OF-FUNCTIONMUTATION)(多隱性)功能獲得性突變(GAIN-OF-FUNCTIONMUTATION)(多顯性)延遲突變(DELAYED-ONSETMUTATION)非外顯突變(NON-PENETRANCE)(非外顯)

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前25頁，總共34頁。HYPERMUTATION高頻突變&PROGRAMMEDMUTATION程序性突變在外界環(huán)境變化時，細(xì)胞增加基因組中突變的發(fā)生率，以求繼續(xù)復(fù)制DNA活命例：大腸桿菌（E.coli）免疫球蛋白多樣性（重鏈/輕鏈的可變區(qū)）當(dāng)前26頁，總共34頁。當(dāng)前27頁，總共34頁。高頻突變與程序性突變產(chǎn)生的分子機(jī)理：

高突變率似乎是由通常校正復(fù)制錯誤的錯配修復(fù)系統(tǒng)的異?；顒釉斐傻摹Ｔ诨蚪M的所有其他位置，錯配修復(fù)系統(tǒng)通過在子鏈中尋找錯配并替換核苷酸以修正復(fù)制錯誤，因?yàn)樵撟渔準(zhǔn)莿倓偤铣傻?，因而含有錯誤位點(diǎn)。但在V基因片段，該修復(fù)系統(tǒng)改變母鏈中的核苷酸，因此是穩(wěn)定而不是校正了突變(Cascalhoetal,1998),其機(jī)制尚不清楚。

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前28頁，總共34頁。

1988年的一篇報道(Cairnsetal,1988)指出大腸桿菌能將突變限定于某些基因，在細(xì)菌所處環(huán)境條件下這些基因的突變是有益的。該實(shí)驗(yàn)使用了一個大腸桿菌菌株，其乳糖操縱子有一個移碼突變，使利用乳糖的蛋白失活。將細(xì)菌涂布在以乳糖為唯一碳源的培養(yǎng)基上，只有乳糖操縱子上發(fā)生第二次突變，重塑正確閱讀框而使乳糖酶得以合成時，細(xì)胞才能生長和分裂。該種效應(yīng)的突變似乎比所預(yù)期的要頻繁得多，且其發(fā)生率比這些大腸桿菌細(xì)胞基因組的其他部分要高。

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前29頁，總共34頁。高頻突變與程序性突變的生物學(xué)意義：

這些實(shí)驗(yàn)表明細(xì)菌能夠根據(jù)所面對的選擇壓力來設(shè)計其突變。即：環(huán)境能直接影響生物表型，而并非是達(dá)爾文所假定的隨機(jī)過程?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這種定向突變并非局限于特定基因,在整個基因組都有類似的現(xiàn)象(Bridgesetal,1997)，基于基因擴(kuò)增而非選擇性突變的模型也正在試驗(yàn)中(Anderssonetal,1998)。

COLLEGEOFLIFESCIENCE當(dāng)前30頁，總共34頁。DNAREPAIR1.堿基切除修復(fù)(BASEEXCISIONREPAIR)去除受損核苷酸的堿基，在AP點(diǎn)周圍切除多聚核苷酸，并借DNA聚合酶重新合成2.核苷酸切除修復(fù)(NUCLEOTIDEEXCISIONREPAIR)同上，用于更嚴(yán)重的DNA受損區(qū)3.錯配修復(fù)(MISMATCHREPAIR)切除異常核苷酸的DNA單鏈區(qū)，再修復(fù)其缺口