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DnaB:
DNA解链酶
DnaC:
召唤DnaB到复制叉
DnaG:
Primase
DnaT:
辅助DnaC
HU:
结合DNA使之弯曲
PriA:
将SSB装配到单链DNA上
PriB、PriC:
引发体的装配,具体功能不明
Ligase:
缝合冈崎片段
DNAtopoisomeraseIV:
分离子代DNA
Rep:
Tus:
复制终止
DNAPolI、DNAPolII、SSB、TOPIV:
见上
原核生物染色体DNA复制历程:
OriC序列:
复制起始区
IHF:
整合宿主因子,辅助DnaA
复制复合体(replisome):
TOPI、TOPII、DnaB、DnaC、PriA、DNAPolI、DNAPolIII、ligase、HDP、Ung-ase
引发体(Primosome):
priA、PriB、PriC、、DnaB、DnaC、DnaT、(DnaG)
Ter位点:
终止区——TerF,TerB,TerC/TerA,TerD,TerE
Tus蛋白:
抑制DnaB的解链活性,阻止复制叉前进
TOPIV&
XerCD:
识别终止区的dif位点,分开子代和亲代DNA
原核生物滚环复制(RC复制,噬菌体、质粒,真核生物中用来迅速增加拷贝数):
RF-DNA:
复制型双链DNA
A蛋白:
识别RF-DNA的特殊序列,切开正链,开始滚环复制。
D-环复制(取代环复制,DL复制,线粒体、叶绿体):
重链:
富含G的链;
轻链:
富含C的链
OH、OL:
重链和轻链的复制起始区。
聚合酶γ:
催化线粒体DNA复制的酶。
真核生物的DNA复制,酶与主要蛋白:
T抗原:
识别复制起始区,3’→5’解链酶,功能类似于DnaA。
RPA:
结合单链DNA,功能很多很强大,大辅助。
DNAPolα/引发酶:
无校对功能,双功能酶,需要RPA的刺激。
主力,可与PCNA相互作用。
功能不明,非必需但较重要
RFC:
装载PCNA到DNA,与引物3’端结合,打破RPA与DNAPolα的接触,使DNAPolδ与PCNA相连
分裂细胞核抗原(PCNA):
提高DNAPolδ和ε的进行性,也可与RFC、FEN-1、DNAPolI、DNA切除修复蛋白XPG等结合
TOPI:
开路先锋
各种TOPII:
分开连环体
翼式内切酶(FEN-1):
切除冈崎片段的RNA引物,可与PCNA结合使之牛叉10倍!
去除DNAPolα引起的错配
PNaseH1:
核酸内切酶,切除引物在5’端留下的单核糖核苷酸。
DNALigaseI:
链接冈崎片段,结合PCNA。
真核生物的DNA复制历程:
SV40:
猿猴病毒40,研究材料
起始:
T抗原识别起始区,结合,解链。
RPA作为SSB与之结合,强化T抗原解链酶活性。
DNAPolα与T抗原、RPA神马的结合。
延伸:
RFC与新合成的DNA3’结合,然后将PCNA与Polδ召唤到模板,Polδ取代α,FEN-1/RNaseH1、LigaseI、TOPI、TOPII神马的各司其职
DNA复制的忠实性机制
四种三磷酸核苷浓度一致:
核苷酸还原酶干的好事……
DNAPol的高度选择性:
摸形状……
DNAPol的自我校对:
顺着DNA撸啊撸……
错配修复:
且听N回后分解……
用RNA做引物:
反正命不长,错了就错了吧……
逆转录
你妹的,这和复制有个毛关系啊!
逆转录病毒
从外到内:
表面糖蛋白(SU)、跨膜蛋白(TM)、衣壳蛋白(CA)、基质蛋白(MA)、核衣壳蛋白(NC)、病毒基因组RNA(结合物:
逆转录酶RT,整合酶IN,蛋白酶,tRNA引物)
RNA非编码区:
5’帽子、5’端重复序列(R)、5’端特有序列(U5)、引物结合位点(PBS)、拼接信号、多聚嘌呤区域(PPT,引发第二条DNA链合成)、3’端尾巴,3’端特有序列(U3),3’端末端重复序列
编码区:
gag:
编码MA、CA、NC,gag基因UAA前5Nt处,存在7Nt的核糖体特异滑动配对的信号(signal1),gag基因UAA后,具有富含G/C的stem-loop结构(signal2),与核糖体互作。
pol:
编码RT、整合酶、蛋白酶
env:
编码SU和TM等
这仨哥们TMD是这么转录和翻译滴:
()里的数字表示接下去看那一条目
1、全基因组(两遍的U3和U5不动,从左边的RU5到右边的U3R)一起转录成一条剧长无比的mRNA。
(2)
2、mRNA被一切为二,一边是gag和pol,一边是env,gag和pol的命运(3),pol的命运(6)。
3、这得看核糖体的状态,核糖体SB的时候(4),核糖体NB的时候(5)。
4、顺着gag翻译,到signal1处没认出来,翻译戛然而止,只有gag的肽链(7)
5、顺着gag翻译,到signal1处移框(后退一个碱基),然后翻译出gag和pol连在一起的长肽链(7)
6、5’端拼接上一段莫名其妙的RNA后再行翻译成env的肽链(7)
7、无论是什么肽链,都会被蛋白酶切割并后加工成正常的基因产物。
(8)
8、这坑爹啊!
太恶心了有木有!
promotor:
这个不一定有。
每个U3区域带一个promotor,左边LTR的promotor负责抑制前病毒的转录。
但是在病毒小盆友抽风的时候(极其罕见),右边LTR的promotor会引发整合区域邻近的宿主基因的表达。
逆转录病毒生活史:
附着融合、核心颗粒释放、逆转录、整合、表达、装配、释放。
引物:
lys的tRNA,结合在PBS上
负链强制终止DNA(--sssDNA):
能跳跃,以致在正链合成后负链才能合成。
正链强制终止DNA(+sssDNA):
与上类似,也要跳跃。
LTR:
U3、R、U5,后接GATT序列,和宿主基因连结后,利用宿主错配修复机制整合。
RNAPolII:
HIV利用宿主的这货转录。
gag、pol:
被包装或被翻译为多聚GAG、GAG-POL再后加工。
含此朵基因的mRNA被翻译成gp160,再在内质网中糖基化修饰,再在高尔基体中背切割成gp120和gp41
AZT:
胸苷类似物(体内变为三磷酸形式AZTPP),强力HIV逆转录酶竞争性抑制剂、致错剂。
DNA的损伤、修复和突变
DNA的损伤因素
DNA本身结构缺陷
DNA复制时的错配
细胞内活性氧(ROS)的破坏。
各种毒药、辐射……
DNA的损伤类型
碱基丢失:
脱嘌呤最普遍
碱基转换:
碱基发生了脱氨基反应
剪辑修饰:
碱基交联:
紫外线UV,造成TT二聚体(TTdimmer)或6-4光产物(photoproduct)
碱基错配:
不解释
DNA链损伤:
链断裂、链交联,DNA与蛋白质交联。
DNA的修复机制
直接修复(损伤逆转)
光复活:
修复TTdimmer
DNA光复活酶:
phr基因编码,需要300~500nm的光,哺乳动物没有(咱们只能靠NER~)。
烷基化的直接修复:
Ada酶:
又名6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶(MGMT-I),一种烷基转移酶。
双活性:
转移碱基上的烷基、转移甲基化磷酸二酯键上的甲基。
自杀酶。
MGMT-II:
烷基转移酶,不能转移甲基化磷酸二酯键上的甲基。
DNA断链的直接修复:
必须刚好为DNA连接酶的底物。
切除修复
4Steps:
Recognize,Remove,Re-synthesize,Re-ligate
碱基切除修复(RER):
切除受损伤的碱基,尿嘧啶-N-糖苷酶系统(ungsystem)。
DNA糖苷酶:
顺着小沟找茬,两类,一类只有糖苷酶活性,另一类还有3’-AP裂解内切酶的活性。
先切出无嘧啶/嘌呤位点,然后AP内切酶将整个那啥一起切下来,再修复合成。
AP内切酶:
分为两类:
分别切除脱氧核糖磷酸残基的3’和5’。
修复合成
短修复:
主要途径,切一补一。
哺乳动物负责酶为DNAPolβ,DNAPolβ同时还切除5’-脱氧核糖磷酸(内在dRPase活性)。
切口缝合:
DNA连接酶I或XRCC1/DNA连接酶III复合体。
长修复:
5’脱氧核糖磷酸由聚合酶(真核生物为polδ或ε)在切口3’端添加若干核苷酸(2-10nt)以取代之,被取代的寡聚核苷酸被特定的酶(真核:
FEN1)切除并被外切酶水解,连接酶缝合伤口,依赖PCNA。
AP位点也可能由碱基自发脱落导致,修复途径亦然。
核苷酸切除修复(NER):
切除损伤位点极其附近的链。
针对因损伤导致的DNA链扭曲而为之。
也可以修复TTdimmer
五步:
探测损伤、切开损伤链、去除损伤、填补缺口、缝合切口。
分两类:
全局性基因组NER(GGR,全基因组探伤,速度慢,效率低)、转录偶联性NER(TCR,专对正在转录的基因的模板链,高速高效,由RNA聚合酶识别损伤)
原核生物的NER系统
UvrA:
识别损伤,充当分子接头,一开始和UvrB结合。
UvrB:
识别损伤,有ATP酶、核酸内切酶活性,在损伤之下游切
UvrC:
具有内切酶活性,在损伤上游切
UvrD:
II型解链酶,解链被切下来的链
DNAPolI/II、DNA连接酶:
GGR过程:
从前有个小盆友叫UvrB,有一天他带着两个妹子UvrA到DNA上面去玩,突然踩到一个TTdimmer,两个UvrA当场就吓跑了,UvrB怒从心头起,立刻叫来自家兄弟UvrC,于是他俩前一刀,后一刀,把带着TTdimmer的路面切了两道口子,于是叫来肌肉男UvrD把路面掀掉了,然后UvrC和UvrD就跑了,UvrB垫后,但他也跑了,当城管DNAPolI/II、DNA连接酶来的时候,人都没了,只好默默的把DNA链修好。
真核生物的NER系统
人着色性干皮病(XP):
NER障碍导致,不能见光。
以下蛋白名称书写格式为:
在哺乳动物中的名称|在酵母中的名称
XPA|RAD14:
优先结合受损伤的DNA(亲和力比结合正常DNA强大1000倍)
XPB|RAD25(SSL2):
3’→5’DNA解链酶
XPC/hHR23B|RAD4/RAD23:
结合受损的DNA
XPD|RAD3:
5’→3’DNA解链酶
XPE/p48|?
:
优先结合受损伤的DNA(亲和力比结合正常DNA强大50W倍)
XPF/ERCC1|RAD1/RAD10:
DNA内切酶,切损伤处5’一侧
XPG(ERCC5)|RAD2:
DNA内切酶,切损伤处3’一侧
RPA|RPA:
单链DNA结合蛋白
p34|TFB:
DNA结合
p44|SSL1:
p62|TFB1:
不明
p52|TFB2:
Cdk7|KIN28:
CAK亚复合物
CycH|CCL1:
Mat1|TFB3:
CSA(ERCC8)|RAD28:
与CSB和TFIIHp44亚基结合,参与TCR
CSB(ERCC6)|RAD26:
TTDA|?
参与TCR?
IF7|?
刺激修复
?
|MMS19:
RFC|RFC:
PCNA钳载复合物
PCNA|PCNA、DNAPolδ|DNAPolδ、DNA连接酶I|DNA连接酶I:
识别损伤的两组蛋白:
XPA,XPE,RPA(单干也行,合作更牛);
XPC,hHR23B
THII:
九聚体蛋白,两个亚基(XPB、XPD)有解链酶活性,
具体的拎不清,人的GGR系统模型:
有一天,XPC带着他的妹子hHR23B到DNA上去玩,突然踩到了一个TTdimmer,于是他俩对着TTdimmer一顿海扁,把DNA都打变形了,引来了TFII、RPA和XPA看热闹,XPA看不下去了,就用它的催眠大法,蛊惑TFII用他的双手(XPB、XPD)把有TTdimmer的那条链朝两边撕下来,并使RPA顶起路面。
这时,一对贱客XPG、XPF路过,一人一剑把掀起的路面切了下来,于是众人七手八脚把这段切下来的平均长27nt的那坨东西给搬走了。
于是,可怜的城管RFC、PCNA、DNAPolδ、DNA连接酶I等到达时又悲剧了。
TCR历程,后面的故事都一样,但一开始是RNA聚合酶踩到了TTdimmer,于是CSA、CSB过来帮忙。
错配修复MMR:
修复错配的碱基,也可修复插入和缺失环(小于4nt)是一种BER
E.Coli利用甲基化区分字母链,故又名甲基化导向错配修复(双链都没甲基化则随便挑一条修,双链都甲基化,则犹犹豫豫地随便挑一条修)
E.Coli主要的蛋白质和酶(目前只弄清楚了E.Coli,估计别的不会考):
MutS:
识别错配碱基,具有弱ATP酶活性。
MutL:
调节MutS和MutH之间的相互作用,与UvrD作用。
MutH:
结合甲基化的GATC序列,剪切甲基化的GATC的5’端。
老朋友了,不解释。
有长修补、短修补两种方式
长修补:
参与蛋白:
上述四种,加上特殊的核酸外切酶,DNAPolIII,DNA连接酶,要用到错配位点附近的GATC序列,MutH切开GATC序列5’端,若MutH的切点在错配碱基3’端,则由核酸外切酶I或X从3’→5’水解,若MutH的切点在错配碱基5’端,则由核酸外切酶VII或RecJ来降解。
需要合成好长好长的脱氧核糖核酸链,错配的碱基伤不起啊!
短修补:
独立于mutHLS
依赖于mutY的修补途径:
用于取代A:
G、A:
C错配中的A,主要是帮助BER切除A。
极短修补(VSP):
用于纠正G:
T错配中的T,VSP需要MutS、MutL和一种特异性内切酶,不要mutH和UvrD。
损伤跨越
当复制叉遇到模板链损伤……
重组跨越
无视TTdimmer,跨过它,接着干!
又名重组修复,不能修复TTdimmer,但可以在后代中稀释它。
需要RecA基因(RecA蛋白)
故事是这样的:
复制叉遇到损伤位点→polIII滚蛋→polIII滚到损伤位点下游约莫1000bp处重操旧业→空缺怎么办?
→RecA粉墨登场→使原DNA另一个方向上的模板链过来委身做子链→另一方向上产生新缺口,旧缺口变微小→新缺口毫无压力,旧的小缺口由DNAPolI搞定→连接酶缝合
跨越合成(TLS)
SOS的一部分
除了PolV以外还需要RecA蛋白、SSB、DNAPolIII的β亚基和γ钳载复合物
PolV在复制遇到困难时候随手抓一个碱基继续下去。
(UV致突变作用的原因)
SOS修复系统
信春哥,得永生!
反应受阻遏蛋白LexA和激活蛋白RecA(当DNA一切正常时几乎没有活性)的调节。
LexA结合在SOSbox(一段操纵基因,一致序列为5’-CTG-十个碱基-CAG-3’)上面。
激活机制:
RecA,UmuC,UmuD…11genes平时受LexA抑制,仅少量表达,DNA严重损伤信号(S.S.DNAtailor5NtS.S.DNA)与RecA结合导致其产生分解LexA的蛋白酶活性,导致Rec的抑制解除(正反馈),最终使RecA表达增强300倍。
渡过难关后,RecA活性迅速丧失,LexA得以恢复。
DNApolymeraseV(由umuCD编码)、DNApolymeraseIV(由dinB编码)可以合成一种复合体结合到损伤链上。
DNA的突变
突变的分类
点突变
分类:
转换、颠换,有时小于5nt的核苷酸缺失或插入也算入其中。
同义突变、错义突变、无义突变
移码突变
隐形突变和显性突变
上述这些太SB了,高中就学过了,SB才看呢!
突变的原因
参DNA的损伤因素
正向突变、回复突变与突变的校正。
正向突变和回复突变:
顾名思义吧
校正突变:
有时称为假回复突变,发生在不同突变位点,负负得正了。
基因内校正、基因间校正(常见为蛋白质校正,比较牛叉的是tRNA校正)
*迂回校正,利用四通八达的代谢途径曲线救国……
DNA重组
同源重组
分子机制:
Holliday模型
最经典的重组模型,不多说了。
单链断裂模型
在Holliday模型基础上改为单链断裂,这条链再入侵到同源染色体上。
双链断裂模型
内切酶切开一个同源DNA分子双链,启动重组→外切酶使双链切口扩大产生具有3’粘性末端→一个自由的3’末端侵入供体双链DNA同源区域,形成异源双链,供体双链被取代,形成D环→入侵3’段引发的修复合成使得D环延伸→链复制到达空隙的另一端后退火→两个Holliday模型的余下步骤。
参与同源重组的主要蛋白质(例子还是苦逼的E.Coli)
RecA蛋白
催化DNA分子间链交换的必要条件:
两DNA分子至少有一个单链区域;
两DNA分子至少含50bp同源序列;
同源序列内必须含一自由末端。
具体作用:
作用时RecA以多聚形式存在,呈单螺旋构型。
联会前:
与单链DNA结合,形成蛋白质-DNA复合物
联会时:
RecA第二个DNA结合位点与双链DNA结合,形成三链DNA中间体。
链交换:
分叉迁移取代,此过程需要ATP作效应物,但不需要ATP水解。
RecBCD蛋白
BCD为三个亚基。
由三个基因编码。
差速解链(依靠ATP水解供能),形成单链环,把环水解之(3’外切酶活性)。
遇到χ序列则激发其5’水解酶活性,水解另一条链
χ序列:
特殊序列,一致序列为5’-GCTGGTGG-3’。
RuvA、RuvB、RuvC蛋白
RuvA:
识别Holliday连结,协助RuvB蛋白催化分叉的迁移。
RuvB:
本质上是解链酶,催化重组中分叉的迁移,需要RuvA的帮助。
RuvC:
一种特殊的核酸内切酶,促进Holliday连结的分离,故又称拆分酶。
其它同源重组蛋白
RecE:
双链核酸外切酶,也成为核酸外切酶VIII,也能产生3’末端
RecJ:
DNA脱氧核糖磷酸二酯酶
RecQ:
一种解链酶
RecF:
与单链或双链DNA结合
RecR:
与RecO相互作用
RecT:
促进DNA复性
RecG:
一种解链酶,催化Holliday连接的迁移
Rus:
催化Holliday连接的切割
SbcB:
单链外切核酸酶
RecN、SbcA、SbcC、SbcD:
功能不详
TOPI、DNA解旋酶、连接酶、聚合酶I、DNA解旋酶II、DNA解旋酶IV、SSB:
位点特异性重组
也是在同源的区域进行,但不必非得是同源染色体,也有链交换、Holliday连接、分叉迁移和Holliday解离等过程。
可以发生在两个DNA分子之间,也可以发生在一个DNA分子内部。
不需要RecA蛋白。
在单分子时可能会产生:
缺失或倒位,这需要直接重复序列(DR)或反向重复序列(IR)
功能:
调节噬菌体DNA与宿主染色体DNA之整合(溶原途经)
调节特定基因的表达
调节胚胎发育时期程序性的DNA重排(例如那个我很想狠狠竖一下中指的免疫系统的发育)
实例:
λ噬菌体之于E.Coli的溶原反应。
E.Coli有高度特异性的位点供λ噬菌体整合:
位于gal操纵子和bio操纵子之间,称为附着位点(attB)。
attB:
30bp,中央15bp保守,重组发生在该区域,该区域称为BOB’,B、B’分别表示E.Coli
DNA在这两侧的臂。
attP:
噬菌体的重组位点,中央含与attB一样长的同源保守序列,以POP’表示,道理一样。
参与λ噬菌体整合的重组蛋白:
整合酶(Int):
噬菌体编码。
整合宿主因子(IHF):
宿主蛋白。
酪氨酸重组酶家族:
XerD蛋白、整合酶、Cre蛋白和FLP蛋白等。
Xis:
一种切除酶,噬菌体编码。
Fis:
细菌编码。
Int、IHF、Xis、Fis都与attL和attR上的P、P’臂结合,促进那要命的15bp序列的正确排列,有助于原噬菌体的释放。
重组的结果导致噬菌体基因组两侧各产生一个附着位点,一边是attL:
BOP’,一边是attR:
POB’。
反应历程:
以下所谓的酶都指酪氨酸重组酶家族里的某种酶
两个酶分子活性中心的Tyr-OH亲核进攻识别序列上一个特定的磷酸二酯键,导致两条链各产生一个3’-P-Tyr和5’-OH→两条链发生转酯反应,形成Holliday连接→短暂的分叉迁移后,另外两个酶分子干了和第一步一样的厝事→和第二步一样的厝事→收工
λ噬菌体的整合与切除受到严格调控,其能否整合取决于Int的合成……(且听N回后分解)
转座重组
转座子神马的就不解释了哦,亲~
接受转座的位点略随机,但还是有一些转座热点的。
原核生物的转座子
第一类转座子:
IS
长度小;
两端有10~40bp的IR序列;
内部一般只有一个基因,司插入拔出事(转座酶,tnpA);
通过剪切和插入的方式进行转座,转作结束后可导致靶位点序列重复;
有少数(如IS19)没有明显的IR序列,通过滚环复制和插入的方式进行转座。
第二类转座子(复杂转座子):
较长;
两侧有35~40bp的IR序列;
内部有不止一个结构基因,什么tnpA、tnpB(编码解离酶),还有一些买一送一的抗性基因啥的;
转座以后导致约5bp的靶位点序列发生重复
第三类转座子(复合型转座子):
由2个IS和一段抗性基因(或其它增加毒抗的基因)组成,方向不定,每一个IS既可以独立,也可以合作。
第四类转座子(某些温和噬菌体)
最典型的是Mu噬菌体:
平时韬晦,想复制时随便一插要你命,故又名诱变子。
两侧没有IR,其基因组只有20多个与转座相关的基因,可以引起靶位点序列重复。
真核生物的转座子
机制与原核不同:
专做过程中剪切和插入分开进行转座子的复制有很多需经过逆转录
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