И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Если встраивается «неправильный» нуклеотид, ошибка чаще всего (хотя и не всегда) распознается полнмеразой, вероятно, из-за того, что в этом месте в двойной спирали образуется пузырь или впячивание. Или поскольку «неправильный» нуклеотид не может сформировать водородную связь с комплементарным основанием, полимераза не добавит нуклеотид к растущему 3'-ОН-концу.
Процесс репликации останавливается до тех пор, пока «неправильный» нуклеотпд не будет удален, а нужный не встанет на его место. У Е.сод есть ген, называемый мутатором (гп«113)„при мутации которого изменяется субъединица к (эпсилон) ДНК-полимеразы 1!1. Мутация гена спп!сэ обусловливает дефект в системе проверки встроенных нуклеотидов в направлении 3'-5'.
В результате многие из неправильно встроенных нуклеотидов остаются нерепарированными и с той или иной вероятностью возникают мутации во всех генах. У эукариотических ДНК-полимераз 3'-5'- экзонуклеазной активности не обнаружено. Фотореактивация. Возможность репарации ДНК была обнаружена в 1949 г., когда А. Кельнер, Р, Дюльбекко и И. Ф.
Ковалев независимо друг от друга установили, что освещение видимым светом актиномицетов, бактериофага и парамеций восстанавливает их жизнеспособность после УФ-облучения в летальных дозах. По совету будущего нобелевского лауреата М. Дельбрюка это явление было названо фотореактивацией. Тиминовые димеры, возникшие в результате УФ-облучения, разрушаются, и тимины возвращаются к своей исходной форме под действием видимого света (рнс. 8.9). Фотореактивация катализируется ферментом фотолиазой, кодируемой геном рлг.
Этот фермент, когда активируется фотоном света, расщепляет димер на исходные составляющие. Линии с мутациями гена рlгг имеют дефекты световой репарации. Фотолиаза обнаружена у прокариот и у низших эукариот, однако ее нет, например, у человека. Репарация алкилируюп!нх повреждении. Генетические повреждения, вызываемые присоединением алкильных или метильных групп, могут репарироваться в результате удаления этих групп специфическими ферментами.
Следует заметить, что в этой репарирующей системе модифицированное основание не удаляется из ДНК. В данном случае фермент, кодируемый геном пс1п (О'-метилгуанинтрансфераза), ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТ11КА 218 Фермент Нхтд, В. О-эндавукпсаза саззыапстси с ДНК Ферчент находит искажение спирапи из-за линера Ж%. Нукдеаза вырезает поврежденньш участок 8 пуклеотилоа к 5'-концу от димерн и 4 — 5 нукдеотилоа к 3'-концу Вчрезаннчй фрагмент удапхетсх и разру~паетсх экзонукзепзачи ДНК-полимераза 1 заполняет промеяуток, а ДИК-лигаза зашивает оставшиеся разрывы Эксцизионная репарация пнрпмкдннового димера и других нарушешш ДНК, инициированная ферментом НтгА, В, С-энлонуклеазой 1Кцззе11, 1998.
Р б391 8.2.2. Механизмы репарации, связанные с эксцизией пар оснований распознает О'-метилгуанин в ДНК и удаляет метильную группу, возвращая основание в исходную форму Действие иолииуклеотидлигазьь Еще один тип реакций прямой репарации был обнаружен для однонптевых разрывов ДНК, индуцируемых, например, ионизирующим излучением, При этом с помощью фермента ДНК-полинуклеотидлигазы происходит прямое воссоединение разорванных концов в молекуле ДНК.
Существуют сложные реакции восстановления, напоминающие хирургшзеские вмешательства в структуру ДНК, когда поврежденные участки вырезаются из цепи ДНК, а затем образовавшиеся бреши заполняются неповрежденным материалом Онп были открыты Глава 8. МОЛЕКЗЛЯРНЫГ МЕХАНИЗМЫ МУТАГЕНЕЗА, РЕПАРА1\ИИ Д!-!К, КРОССИНГОВЕРА... 219 в 1964 г. группами Р Бойса, П.! оварда-Флендерса, Р.
Сетлоу и У. Кэрриера. Эти авторы выявили несколько УФ-чувствительных мутантов у Еса!й которые после облучения ультрафиолетом обнаруживали более высокий, чем в норме, уровень мутаций, индуцируемых в темноте. Эти мутации были названы плА (()Ъ'- гера!г — репарация УФ).
Мутанты пл.А могут репарировать димеры только с потреблением света, т. е. они имеют нормальную систему фотореактивации. Поэтому предположили, что должна быть другая система репарации, которая не требует света. Эта система была названа темновой или эксцизионной репарацией. Так как клетки дикого типа могут репарировать димеры в темноте, аллель дикого типа называют ипА'.
Эксцизионная система репарации у Е.со!! корректирует не только пиримидиновые димеры, но и другие серьезнь!е нарушения ДНК. Упрощенная схема эксцизионной репарации показана на рис. 8.10. Нарушение опознается ()зтА, В, С-эндонуклеазой, мультисубъединнчным ферментом, кодируемым тремя генами-- ипгА, плВ и пп С.
Этот фермент делает надрез в поврежденной цепи через 8 нуклеотидов в 5'-сторону от димера и второй надрез -- через 4 нуклеотида с 3'-стороны, Затем 12-нуклеотидная цепь, содержащая повреждение, удаляется, брешь заполняется с помощью 5' — 3'-полимеризующей активности ДНК-полимеразы ! и запечатывается ДНК-лигазой.
Более детальная модель для эукариот показана на рис. 8.11. Вначале повреждения ДНК опознаются ХРА-белком (хегос(ег!па р(йпзеп!овцгп-А) в ассоциации с КРА (рис. 8.11, а), затем привлекается фактор транскрипции ТР!!Н, показанный на этом рисунке состоящим из 6 субъединиц, вкшючая ХРВ и ХРР, чья геликазная активность «открывает» структуру ДНК (рис. 8.11, б). Это позволяет специфическим нуклеазам ВКСС1 — ХРР и ХРО надрезать ДНК по обе стороны от повреждения (в). Точная функция ХРС-белка, связывающегося с одноцепочечной ДНК, до конца не ясна, но известно, что он требуется до надрезания ДНК нуклеазами. ДНК-полимераза е (эпсилон) и вспомогательные белки КРС и РСНА застраивают образовавшуюся брешь (г).
Фрагмент новой цепи соединяется со старой цепью ДНК-лигазой (д). Эксцизионная репарирующая система найдена у большинства изученных организмов. Иногда возникают ошибки в схеме эксцизионной репарации, и эти ошибки являются дополнительным источником мутаций, индуцируемых УФ-облучением. 5' 3 3 5 з' 5 5' з' з' 5 5' з' 3 5 д 3 Модель репарации экспизией иуклеотидов !Есйгпапп, ! 998!. Объяснения в тексзе Измененные азотистые основания репарирунзтся другими способами.
Клетки содержат фермент гликозилазу, которая может обнаружить ненормальное основание и катализировать его отделение от дезоксирибозы путем разрушения гликозидной связи между основанием и сахаром (рис. 8.12, и), Эта каталитическая активность оставляет брешь в ДНК, где удалено основание. Эта брешь называется АР-сайтом (апуриновым. если нет А или О, или апиримидиновым, если отсутствуют С или Т). Фермент АР-эндонуклеаза опознает наличие бреши и разрезает остов ДНК на 5'-конце от поврежденного основания (рис. 8.12, 6). Затем удаляется фосфат на 5'-конце надрезанной нити !в) с помощью фосфодиэстеразной активности ДНК-полимеразы р.
Образовавшаяся брешь из одного нуклеотпда заполняется ДНК-полимеразой р' (г) и запечатывается либо гго ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА 3' 3' Гликозилаза о 5 АР-эндонуклсаза ЛНК-лнгсзс юсссгснавлнваст оставншссн Пройсдм 5 Фосфоднэстсраза 3 5 ДНК-полнмсраза Р д 3 5 3 ДНК-лнгнзн Модель репарации гликозилазамн (Ее!нпапп, 1998. Р. !47) ДНК-лигазой 1, либо ДНК-лигазой П со вспомогательным белком ХВ.СС1 (д). К настоящему времени описано много типов ферментов-гликозилаз, каждый из которых узнает разнообразные поврежденные основания, такие как метилированные, окисленные, восстановленные, дезаминированные, а также основания, связанные с формамидными группировками.
Активность ДНК-полнмеразы 1 в этой системе репарации, когда фермент создает новую цепь ДНК и удаляет нуклеотиды впереди растущей цепи ДНК, называется ник-трансляцией (рис. 8.13). Репарация иеспареиных оснований. Довольно часто (у Е.сой один раз на 10 тпн, у эукариот еще чаще) во время репликации ДНК происходят ошибки спаривания, в результате которых вместо комплементарной пары нуклеотидов А — Т или б — С в дочернюю цепь ДНК оказываются вклзоченными нуклеотиды, не комплементарные нуклеотидам в материнской нити (их называют мисмэтчами — от англ. АТСбТАб ТЛбСТАА ТАбСАТСТЛТСбЛТТ ДНК-полвмсрсзс! восстанавливает район, удслсс нуклсотнды.'в нспрсвлсннн 5'-3 н досзрсввав новую лопь ДНК в исправления 5'-3' АТСбТАбАТЛбСТАА ТАбСАТСТЛТСбАТТ АТСбТЛбАТЛбСТАА ТАбСАТСТЛТСбАТТ Ннк-трансляция в ходе репарации глнкознлазамн (Кпззс(1, !998.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
