И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Р. Б39) пз(зша!сЬ). Такие ошибки корректируются с помощью мисмэтч-системы репарации. У Е.со!1 в процесс инициации репарации по этой схеме вовлечены продукты четырех геногк ти15, тп!Е, пт!Н и тлп!су(рис. 8.14). Как было выяснено позже, тпгЬ' есть не что иное, как ген изЮ, кодирующий геликазу П. Ясно, что неправильное спаривание (ошибка репликации) может затронуть только дочернюю нить ДНК; матричная нить в процессе репликации остается неизменной. Следовательно, система репарации мисмэтчей должна оперировать на дочерней цепи и производить замену некомплементарных оснований только в ней.
Клетки при этом используют важное различие в структуре матричной и дочерней нитей, найденное в 70-х гг. Оказалось, что вскоре после окончания репликации специальные ферменты -- метилазы присоединяют метильные группы к аденинам в последовательностях бАТС. Поэтому во время следующего раунда репликации нити ДНК оказываются различимыми: материнская нить несет метилированные аденины, а в дочерней их модификация начнется только по окончании репликации.
Пока они остаются неметилированными, клетки должны успеть отрепарировать мисмэтчи. Процесс начинается с того, что к некомплементарной паре мисмэтча присоединяется 1яв-иетивироваппыч адепип Матричная цепь с правим,пым основанием ЙАТС СТАЙ Неметнэнрованнын аденин Новая цепь е неправильным основанием Мшб присоединяется к мисмзтчу Ф З ЙАТ С СТАЙ Мюб Мц1Е, соединенный с мисмэтчем, обраэует комплекс с Мцй. и МцеН для связывали» с блиткайтией пеметилировыпюй последовательностью ЙАТС 3' МцеН надрсэаот неметилированную цепь ДНК, и чань новой пепи, включая мисмэтч, удаляется З ДНК-полимсраза ГН и лигаза восстанавливают проосл, вставляя п1завильпуео пару оснований 5 Механизм мисмэтч-системья репарации 1Кпаве!1, 1998.
Р, б411 Гепеп К МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МУТАГЕНЕЗА, РЕПАРА1НП! ДНК, КРОССИНГОВЕРА... 221 ОВЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ 1 ЕНЕТИКА Пораженная двойная сцнрлль 5 3' и†Ьреш Се з' 1 К ее А-белян 5 3 5 5 3 3 з' Двойная спираль с репврнрованпой брешью 3 Нснзмснсннал сестр 5' з' яФ вЂ”вЂ” Репаративный синтез Постреплнкатнвная репарация ДНК (Сойфер, 1997). Еслн до начвяа реллнкацнн ДНК нз нее не были устранены все дефекгы, то одна нз ннгей материнской молекулы будет нести цоврежденне (светло-серым цветом выделен днмер тнмнна). а комллементарная ей нить будет евободпв ог цоврежденнй (ннгн мвгервнской молекулы показаны черным цветом).
На поврежденной нити реллнквцня завершнзея гем, что нвпротнв днмерв тнмнна в заново сннтезнрованной ннзн (земно-ееро~о цвега) окажется брешь, в то время ках сестринская двойная спираль не будег нести довреждення. После мого может нронзойзн лоезреллнквтнвнвя репарация поврежденного участка: 1 — молекулы белка РесА (б«лыы прнеоеднняюгея к зоне брешн; 2 — цод конгролем белков КесА происходит рекомбннацня — участок яомцлеменгарной цепи сестрнненой нити (черная) переносится в район бреши; 3 — брешь в сестринской ДНК застраивается в ходе рсллнкатнвного синтеза (застроенный участок показан светло-серым цветом); нонны новой н старой нитей соединяются лнгазой белок Мц(Б. С ним тут же связываются белок Мц(1. и две молекулы белка Мц(Н. Белок Мц(Н распознает участок ОАТС и обладает эндонуклеазной активностью, с помощью которой ДНК в этой последовательности может быть надрезана вблизи аденина в неметилированной нити.
Надрезы могут быть внесены как в 5'-, так и в 3'-положение относительно аденина. Мульти- молекулярный комплекс, составленный из этих белков, массивен и связывает длинный фрагмент ДНК. Последний протягивается через комплекс до тех пор, пока два участка ОАТС, расположенные по обе стороны от мисмэтча, удерживаемого белком Мгпб, не окажутся захваченными молекулами белка Мц1Н. Иногда расстояние между участками САТС может превышать несколько тысяч нуклеотидов.
Благодаря своей эндонуклеазной активности Мц(Н разрезает дочернюю нить. Если такой надрез сделан с 5цстороны от аленина, к нему присоединится еще один белок — экзонуклеаза, которая расщепит нити ДНК в направлении 5' — 3'. Этот белок разрушит всю дочернюю нить до места неправильного спаривания и даже пройдет несколько дальше. Если же первичный надрез будет сделан с Зцстороны мисмэтча, то потребуется другая экзонуклеаза, двигающаяся по ДНК в направлении 3'-5'. Ее работа будет продолжаться до тех пор, пока не будет устранен участок мисмэтча.
Затем в обоих случаях, как с 5'-3'-, так и с 3'-5'-экзоиуклеазой, бреши должны быть застроены ДНК-полимеразой, а концы воссоединены с помощью лигаз. Разумеется, для высвобождения концов нитей после внесения первичных разрезов молекула ДНК должна быть расплетена (требуется белок хеликаза), нужны также источники энергии в виде АТР, а для застройки брешей— дезоксирибонуклеозидтрифосфаты.
Процесс обнаружен в клетках человека, дрожжей и некоторых других организмов. Пострепликативная, или рекомбинациоиная, репарация (ПРР). Этот способ восстановления целостности ДНК заключается в репарации пробелов, образующихся в дочерних цепях напротив не удаленных в ходе репликации димеров пиримидинов. Основная часть таких пробелов репарируется путем рекомбинационных обменов между двумя сестринскими молекулами ДНК. В югетках процесс ПРР контролируется по крайней мере 17 генами. Из комплементарной нити матричной ДНК (она была свободна от дефектов), на которой репликация уже завершена, с помощью белка КесА вырезается участок ДНК, равный по длине участку бреши, и встраивается в брешь (рис.
8.15). Затем лигазы соединяют концы Х;пма К МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МУТАГЕПЕЗЛ, РЕПАРАЦИИ ДНК, КРОССИНГОВЕРЛ... 223 Ген гнсэ! УФ-свет Ипдукция синтеза белка КесЛ Белок 1.схА !Рспрессор) ссА-ко-и!эотсаза РНК-цолимераза инги!э, С-оперся !гщгг7э, С-оперон Разрезанный К ее А-ко-протеазой белок!.ехА Белки ггО и НгээцС Присоединение б 61ээцС, 1ЛицО н К к ДНК-полнмераз комплексу 6 А Т С 6 Т--'! А С 6 6 Т С 6 А Т С 6 Т '1' Л С 6 6 Т С С Т Л 6 С С Т А 6 С Т 6 С С А 6 КесА ДНК- полнмсраза 11пщО 1 !пщС Рсплицнрованная ДИК с ошибками, вставленными напротив димера тимина Индуцируемая УФ-светом БОВ-репарация 1Сойфер„!9971. Большие дозы УФ-облучения приводят к возникновению большого числа повреждений ДНК, часть которых остаегся неотрепарированной к моменту начала рсплпкацни.
В этих условиях активируется синтез ко-протеазы Кесдбелка, которая участвует в расщеплении (протеолизе) ьшопгх белков. В часгггости, Кесд-ко-протеаза может узнать и разрезать другой белок — - кодируемый геном !ес Я и являющийся репрессором по пи 20 генов.
в том числе оперона лглгг21, С Разрушение Еехд-белков открывает возлгожность начать транскрипцию многих опсронов: РНК-гюлимсраза связывается с их промоторами, в частности с промотором оперона лагг!Э, С, н начинает транскрипцию генов лщлС и гглгл27. Вновь синтезированные белки ГлппС и ИшпО способны присоединиться к комплексу ДНК- полимераза 1!!-.КесА-белок, изменить его, после чего реплнкационный комплекс продолжит синтез дочерней нити ДНК на поврежденной матрице и подставит в участках напротив повреждений любые случайные нуклеотиды, только чтобы пройти эти участки.
Реплнкация ДНК таигм образом завершится. однако дочерняя нить будет нести мугации напротив дефектов в материнской нити. В настоящее время стало ясно, что даже эта довольно сложная схема нухгдается в значительном усложнении, например, белок ОшпО под действием КесА-ко-протеазы расщепляется на две части. и только одна из них ответственна за введение ошибок во вновь синтезированные дочерние цепи ДНК вставленного фрагмента с концами нормально синтезированного участка дочерней нити. После этого другие ферменты репарации устраняют дефект в исходно поврежденной нити, и ДНК становится «залеченной». Одновременно брешь, оставшаяся после вырезания участка из материнской нити, застраивается ДНК- полимеразой ! н концы соединяются лигазой.
$08-реп. Что случится, если клетка подошла к моменту, когда нужно реплицировать ДНК, но в ней остались повреждения, которые ни одна из описанных выше систем репарации не смогла устранить'? Репликация застопорится на первом же неустраненном повреждении, и если их в ДНК много, клетка должна погибнуть.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
