В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 39
Текст из файла (страница 39)
10.3Л. ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК СПАРИВАНИЯ (МИСМЭТЧ.РЕПАРАЦИЯ) Мисмэтч-репарация исправляет ошибки, возникающие в результате нарушения комплементарности пар АТ или ОС в дочерней цепи при включении в них некомп- Млстль /. ГУГтчттттн,ччлчмика к ты лсмсптарпык пуклсотидов. Особенность даннктткт механизма, сосгоит н том, что он сцособте~~ отличить «старую» цепь ДИК от мництй» и исправить имс~пкт шптвь сини зированную. В осткгвс дав юго феномсчна лежит то важное свойство, что материнская цепь несет в послеловательностях бА) С аленины с присоединенными к ним сразу ч юсле окончания реил икации метил ь ными группами. Вследствие этого во время следующего цикла репликации материнская и дочерняя цепи становятся структурно различимыми, так как до окончания данного цикла дочерняя цепь остается нсметилированной.
Именно в этот временной промежуток и должны быть исправлены ошибки спаривания оснований. Генетическая репарация неспаренных основанийй обнаружена в клетках и человека, и дрожжей. Механизм коррекции ошибок та- Матричная цепь с правильнымоснованием Не-метилированный еденин с тле У Неметилированный еденин Новая цепь с неправильным основанием ММЗ, соединенный с мисматчем, образует комплекс с Мпй. и Моти дпя связывания с бли:кайшей неметилированной последовательностью 6АТС Мойу надрезает неметнлированную цепьДНК, и часть новой цепи, включая мисмзтч,удаляется ДНК-полимераза и и питвза восстанаеливаютпробел, вмвимя правилытую паруосноеаний Рис. 10.2. Механизм мисмэтч-репарации.
(Из; Жимулев, 2002) Глинн ГО. Рннидицин)(!!К 171 кого типа, биирук>щийся на сочетанном действии продуктов четырех генов ти' (" 7., 5 и 10 и получивший название «система МшНВ( (3», достаточно хорошо язу"ен у Е сод. Такое взаимодействие протекает в несколько этапов, на первом из которых" наре некомилементьрных оснований присоединяется Мв($ — белковый продукт ге на тиг5', Распознающего нарушения такого типа (рис, 10 2) Соединившись с У" аст ком, включающим неправильное основание, этот белок сразу же образует комнлекс и с ~ продуктом гена тигЫ. Сформированный трехчленный комплекс активирует про дукт гена тигН (до этого момента находившийся в латентном состоянии) для связгя винил с ближайшей неметилированной последовательносп ю ОАТС. Обладающий эндо нуклеазн ой активностью продукт гена тигН может разрезать дочернюю цель как с 5'-, так и с 3'-стороны от аденина.
В первом случае к белку Мв(Н присоединится экзонуклеаза, которая разрушит дочернюю цепь в направлении 5'-3' до места везер ного спаривания и несколько дальше. А во втором — другая экзонуклеаза, с 3'-5' ьк тивностью, двигысь по дочерней цепи ДНК, также разрушит ее ошибочный Фрьг мент. Дальнейший ход событий аналогичен описанным этапам ресинтеза и л итиро вания концов в ходе эксцизионной репарации. Механизм коррекции, при котором восстановлению подвергается определенная цепь дНК, называется направленнь'м.
Эксцизионная репарация обнаружена как у простейших, так и в культуре клеток млекопитающих. В частности в культуре клеток здоровых людей после облучения ее ультРафиолетом через 20 ч из ДНК исчезает до 90% тиминовых димеров (со ск~ро стью около 40 000 димеров в час). 10.4. ПОСТРЕПЛИКАТИВНАЯ РЕПАРАЦИЯ ДНК Нострепликативная репарация осуществляется в тех случаях, когда повреждение до живаетдо фазы репликации (слишком много повреждений, или повреждение воз" и кло непосредственно перед репликацией) или имеет такую природу, которая дел невозможным его исправление с помощью эксцизионной Репарации (например сшивка цепей ДНК). Важная характеристика пострепликативной системы Ре "ара ции — точность синтеза дНК, не уступающая той, что наблюдается при обычной Ре пликации. Эта система играет особенно важную роль у эукариот, обеспечивая возможность копирования даже с поврежденной матрицы (хотя и с увеличенным количеством ошибок).
Одна из разновидностей этого типа репарации дНК вЂ” рекомбинапион "ы репарация. 10.4Л. РЕКОМБИНАЦИОННАЯ РЕПАРАЦИЯ данный вариант пострепликативной репарации использует рекомбинацию ддя по л учения неповрежденной копии генетического материала. Этот тип репарации Д был открыт в клетках мутантов Е сий, неспособных выщеплять тиминовые димерьь 172 Чаевь Е 011яал,г пгмшси После действия ультрафиолсш и таких клетках с помощью ДНК-полимеразы 111 синтезируется Д11К с одшявлючсч~и ~мн цройсллми — брешами (рис.
1О.1, а), кспюрыс исчезают прн последующей ипкубации клсзок и питательной среде за счет рекомбинации междудвумя сестринскими дуплексами. У Е. соП эти обмены осуществляются с помощью продуктов генов гес (А, В и С). Кроме них, в заключительном этапе ресинтеза и сшивания участвуют ДН К-пол имераза 1 и ли газа. Механизм пострепликативной репарации ДНК, происходящей уже в первые минуты после облучения, наименее специфичен, так как отсутствует этап узнавания повреждения, Это быстрый способ восстановления нативной структуры, по крайней мере, части дочерних молекул ДНК. Таким образом, данная система позволяет полностью пройти процессу репликации на матрице поврежденной ДНК, но не удаляет повреждения; оно остается в исходных родительских цепях и может быть удалено на других этапах клеточного цикла, например, с помощью эксцизионной репарации.
10.4.2. 808.РЕПАРАЦИЯ Существуют системы генетической репарации, при которых точность синтеза невысока. Они являются индуцибельными, и, очевидно, обусловлены необходимостью сиьпсза ДНКдаже на матрице, содержащей повреждения. При этом синтез ДНК на м;принс, оставшейся неповрежденной, будет сопровождаться большим количеством ошибок. Индукцию процессов репарации, сопровождающуюся увеличением числа ошибок ~ юследней, обнаружил в 1953 г. Дж. Уэйгл 1при заражении УФ-облученных клс юк Е слП облученным же фагом Л). В честь первооткрывателя этот тип генетической репарации в 1974 г.
М. Радман назвал%-реактивацией (1)е1Х1е-геасдтаг1вл).%- рсактивация дает возможность многим димерам пиримидина, возникающим в бактериальной клетке, дожить до периода синтеза ДНК. Хотя такая ДН К и содержит значительное количество ошибок, поврежденные клетки действительно «спасаются» ца каком-то этапе, если только жизненно важные функции не оказались безнадежно ~ карушенными. Тогда же было показано, что реализация этого механизма возможна только при наличии продуктов генов «есА и )ехА.
М. Радман в 1974 г. и Э. Виткин в 1975 в сформулировали представления об индуцибельной системе генетической репарации, включающейся при появлении затруднений в синтезе ДНК„возникших вследствие сохранившихся димеров, число которых должно быть не менее 30-60. В ащзи со спасательными функциями этой системы репарации ДНК она была назва- ~ ~а ВОЯ-репарацией. Таким образом, важная особенность прокариотических и эукариотических клеток состоит в их способности увеличивать эффективность генетической репарации при высокой дозе повреждений.
Это возможно в результате индукции новой или модификации одной из пресуществующих ДНК-поли мераз засчет белковых продуктов генов, активируемых повреждающими агентами. Например, появление таких ферментов в случае УФ-облучения обеспечивает трансдимерный синтез ДНК, в результате которого напротив тиминового димера будет находиться не брешь, а какой-либо нуклеотид.
Разумеется, такая произвольная подстановка нуклеотида во вновь образующуюся цепь ДНК часто приводит к ошибкам репликации. В клетках Е соП сиг- ьга Глава (О, РгаааациаЯПК налом для индукции КОК-репарации служит имелление синтеза Д теза ДНК. Ответом па этот сигг~ал являщся ингибирование клеточно!о деления, индукцвя эксц к вя эксцизион«ой Репарации с длинными вырезаемыми фрагментами и затем — рехомбинационной Ренара~~ни. По-видимому, непосредственным стимулом к запуску механизмов $0эРепарации служит накопление одноцепочечяыхразрывовдНК, индуцирующее протеазную активность белка КесА, который специфически взаимодействует с белком 1ехА — Реп рессором для генов гес 1л г Е, Г )) и игг1).
Разрезание белка 1 ехА приводит к снятию репрессии и запуску синтеза белковых продуктов указанных выше генов. Кроме того, разрезание белка 1 ехА приводит к кратковременному увеличению его синтеза в клетке, поскольку данный белок является репрессором собственного гена (аугогенный контроль). дал~~ в резулыате работы репарационных систем происходит уменьшение количества одноцепочечных разрывов в дНК, тем самым снижается индуцирующий КОК-репарацию сигнал, белок КесА теряет протеазную активность, и механизмы КОК-репарации выключаются 10.5.
РЕПАРАЦИЯ ДНК И НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ ЧЕЛОВЕКА В 19б4 г. была показана решающая роль экспизионной Репарации в восстановлении поврежденной ул ьтрафиоле ом ДНК Е. сод было высказано предположение, что сов с вующие меха измы уэукари„имеютбол е схож ую организацию, поск л ку призваны обеспечить более высокий уровень надежности, уникальное значение систем репарации ДНК для норма ьного функционирования организма человека становится совершенно очевидным при анализе заболеваний обусховленных нарушением работы репарационных механизмов. Классический пример такого рода болезней — пигментная кееРадерма ГХР хегоггегта лгхтепгахат) — редкая наследуемая по аугосо"~н~ регг тология.
ц результате повышенной чувствительности к солнечному ~~~~у (Ул траф" плету) у боя ьньгх у,ке в раннем~ возрас|.е появляются пигментация, су язвления р бц, а тем разви я рак кожи, включая меланомы и карциномы. Средний возраст появления первой опу„ли у Хр-панне пов — 3 лет, а вероятное'ь развития карцином слизистой рта в 20 000 раз превышает средние значения популяции. Частота встречаемости заболевания в разных странах составляет от 1/Э50 000 человек до 1/40 000 человек. Показано, что У кулыив Р""' фиб больных сокращается время жизни послед-облучении Кром различных Уф-облученных вирусов, выращиваемых в кУльтУРе ХР-клеток, мень~с, чем при их культивировании в но мальных кпвт~а~ что "'"' дефектах систем восстановления от поврежденииД особенность пигментной ксеродермы — наличие пр""Р"'У'1" п'ци'н логических симптомов, обусловленных ранней гибелью нейр " Рспарацияи,раетщ нуюрольвобеспечениипродо и льности "х~'"" Был' 174 Чдглл Л ГЬщаи хыытяки обнаружено, что в клетках ХР-больных вырезание дим еров у большинства ~ юраже нныхх, по-видимому, связано с нарушениями эксцизии или более ранней стадии — распюзнавания поврежденного участка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
