2014年1月15日 星期三

[陽明大一普通生物] 第十四章:mutation




一‧mutation
  1. 介紹:New mutations are more likely to be harmful than beneficial
              演化的動力來源

  1. 突變的種類:
發生在coding region的情況下
a. silent mutation(neutral mutation):改變一個nucleotide,但是不影響其轉譯出來的胺基酸種類,故不影響生物體。(此概念與後面章節的neutral theory of evolution概念可以呼應)
b. missense:點突變,而且改變轉譯出來的蛋白質結果,以sickle-cell anemia為代表。
c. nonsense:點突變,而且改變成終止密碼子,使得轉譯不出蛋白質
d. frameshift:插入一個nucleotide,使得整個轉譯出來的胺基酸都不同了

  1. mutation的形成:
a.       spontaneous:機率非常低(百萬分之一)
在細胞複製過程中出了差錯

b.      induced:有較高的機率  
分成物理性成因與化學性成因
化學性:以HNO2為例子:replace amino group for a keto group
                        形成不對的鍵結:deamination
物理性:以輻射為代表:
Ionizing:高能量,破壞結構,形成free radical
Nonionizing:能量較弱,穿透表面,形成thymine dimmer(發生在兩個dATP相鄰排列時)  

二‧DNA repair
Direct repairing:直接修補,將不正確的官能基改成正確的,然後就完成修補
另一種方式,是先切除部分序列,再重新配對,課本介紹了兩套系統:NERnucleotide excision repair systemsMethyl-directed mismatch repair systems
1. NER:能在各生物中發現,以E.COLI為例,它使用NER系統來修補紫外線造成的Thymine dimer,參與的蛋白質包括:
UvrA:與UvrB形成複合體,沿著DNA分子上移動,辨識錯誤或受損的DNA
UvrB:當辨識到錯誤時,UvrA被釋放,UvrC與之結合
UvrC:切除片段
UvrD:為解旋酶,移除被切下來的片段。最後polymerase複製出另一端,修補完成


2.Methyl-directed mismatch repair systems:辨識不遵守AT/CG法則的片段
存在於各種生物中,與許多蛋白質的參與有關。
參與蛋白質:MutH , MutL , MutS
功能:MutH:辨識新舊股,以是否有methylation為基準(有的話是舊股)
      MutL:與MutS形成複合體,並促使MutH切割錯誤股的片段
      MutS:找出錯誤的配對
接著,錯誤的那一段被exonuclease給分解,polymeraseligase的作用,使得修補完成。
三‧cancer
1.      癌症發生的步驟:
不正常的細胞增生 ---- 腫瘤 ----- malignant tumor(惡性腫瘤) ----- invasive ---- metastasis(轉移)

2.      癌症與基因:
與致癌相關的基因有二:oncogenetumor-suppressor gene

A. proto-oncogene:發生突變後,會變成oncogene,與細胞訊息傳遞相關(ex.RAS基因,機轉:RAS基因與GTP結合,無法被調結,處於高活化狀態),其有四種常見的基因變異而導致癌症
(1) missense mutation
(2) gene amplification:同一段基因發生重複,使過量的蛋白被製造
(3) chromosomal translocation:染色體發生變異,常見於癌細胞中
(4) retroviral insertion:外來的病毒插入病毒基因,有可能插入調節基因而使之過度表現;或是插入了oncogene,使產生過度的細胞分裂

B. suppressor genes:有兩種形式,一種是維持細胞基因體的正常;另一種是抑制細胞的增生

(1)   checkpoint proteins:以P53為代表,約有百分之五十的人類癌症與之相關
a.       cyclincdks(詳見細胞訊息的那一章)advance a cell through four phases of the cell cycle
b.      checkpoint能夠停止cyclincdks,使基因不至於在毀損的情況下,傳遞到下一個子代細胞

(2)   RB gene:調結細胞分裂的進行
a.       E2F:一種regulatory transcription factor,為細胞從G1期到S期所必備的
b.      RB gene能夠與E2F形成複合體,阻止E2FDNA的結合         

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