1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Что такое фрагменты Оказаки?7. Какие пуриновые и пиримидиновые основания входят: а) в ДНКи б) в РНК?Глава 5. Молекулярные основы наследственности'$? 1358. Что это за уравнение реакции и что в нем пропущено?пдАТФдАМФпдГТФ + ...дГМФ + 4п ФФнпдЦТФдЦМФпдТТФ.дТМФ.9. Учитывая, что ДНК-полимераза наращивает полидезоксирибонуклеотид только в одном направлении, изобразите на схеме вилкирепликации: по какой цепи пойдет непрерывный, а по какой —прерывистый синтез комплементарной цепи.10. У каких организмов РНК выполняет роль генетического материала? Как это доказано?11.
Каким образом эксперимент М. Мезельсона и Ф. Сталя позволяет различить дисперсный и полуконсервативный механизмырепликации ДНК?12. Какие белки «работают» в вилке репликации Е. соЮ13. Какова функция гистона Н1?14. Какие элементы хромосомы необходимы для обеспечения ее стабильности? Достаточны ли эти элементы для ее стабильности?Глава 6.
Репарация ДНК6.1. Повреждения ДНК. Репарация ДНК как частьинтегрального ответа клетки на повреждение6.2. Многообразие систем репарации6.3. Фотореактивация6.4. Эксцизионная репарация6.4.1. Эксцизия пиримидиновых димеров6.4.2. Репарация ДНК с неспаренными основаниями6.4.3.
Эксцизия оснований и нуклеотидов6.5. Пострепликативная (рекомбинационная) репарация6.6. SOS-репарация6.7. Репарация ДНК с двунитевыми разрывамиВопросы к главе 66.1. Повреждения ДНК. Репарация ДНКкак часть интегрального ответа клетки на повреждениеУдивительная стабильность генетического материала — ДНК —связана отнюдь не с ее консервативностью, а с существованием вклетках всех живых организмов специальных систем репарации,устраняющих из ДНК возникающие в ней повреждения. Сама двуцепочечная структура ДНК предоставляет возможность для ее исправления, когда повреждения возникают в одной из цепей.
В этихслучаях вторая, не поврежденная цепь ДНК служит матрицей длявосстановления нативной структуры. Даже у вирусов с одноцепочечной ДНК, например ф Х 1 7 4 (бактериофаг Е. coli), имеется двуцепочечная репликативная форма.На ДНК воздействует множество внешних по отношению к нейфакторов, вызывающих ее повреждения. Повреждения ДНК, возникающие при действии излучений и химических агентов, в конечномсчете приводят к нарушению регулярной Уотсон-Криковской структуры (рис. 6.1), что выражается в локальной денатурации молекулы(рис.
6.2), и приводят к частичному или полному блокированию репликации. Именно такие нарушения конформации служат мишеньюдля большинства систем репарации ДНК.В клеточном цикле существует несколько т. н. контрольных точек(check-points), без прохождения которых клетка не войдет в следующий клеточный цикл. Подобно тому, как существует «ограничениеГлава 6. Репарация ДНКР& 137г^ОННПродукт гидратации0о1 СИзСНз»I I /С .Hn.о|JC.InIн\\iСчI nн |нПиримидиновый димерРазрыв цепиРис.
6.1. Основные типы повреждений, обнаруженные в ДНК, экстрагированнойиз клеток, облученных ультрафиолетовым светом (по К. Смиту, Ф. Хэнеуолту, 1972)С — сахар, Ф — фосфатсверху», обеспечивающее однократную репликацию ДНК в клеточном цикле (см. гл. 5), контрольные точки обеспечивают «ограничение снизу». ДНК должна быть полностью реплицирована для завершения клеточного цикла. Известны контрольные точки, в которыхостанавливается клеточный цикл, если ДНК повреждена: на стадииперехода G,—>S, в ходе фазы S, при переходе от G2 к митозу. На этихстадиях клеточный цикл негативно регулируют (подавляют) белкиконтрольных точек в ответ на повреждение ДНК.Остановки в контрольных точках предоставляют дополнительноевремя для репарации ДНК. Так, показано, что у мутантов по генуRAD9 у дрожжей-сахаромицетов не происходит блокирования клеточного цикла на стадии G2, и они проявляют повышенную смертность при действии мутагенов — агентов, повреждающих ДНК.У людей, больных т.
н. семейными формами рака, часто не работаетбелок р53, у них не происходит остановки клеточного цикла на стадии G, после действия ионизирующих излучений.Часть 1. НаследственностьНа повреждение клетка отвечаетцелымкомплексомсобытий, в частности, фосфорилированием белков, отвечающих за прохождение контрольных точек,индукциейстрессовых белков или белковтеплового шока (они же — шапероны).
Частью интегральногоответа клетки на повреждающие воздействия, обозначаемыечаще всего как стрессирующиевоздействия, является и репарация ДНК, опосредованнаядействиемГТФ-связывающихбелков (или G-белков), локализованных в клеточной мембране и инициирующих каскадбелков вРис. 6.2.
Локальная денатурация (разрыв фосфорилированияходе сигнальной трансдукции.водородных связей) ДНК бактериофаСходный ответ на поврежденияга X, подвергнутой ультрафиолетовомунаблюдают у млекопитающих,облучению (R. S. Stafford, D. P. Allison, R.растений и дрожжей. Известны0.
Rahn, 1975)белки (транскрипционные факторы), необходимые для активации генов стрессового ответа. ЭтоAPI у млекопитающих (мыши), NF-кВ у растений (томаты), GCN4 удрожжей-сахаромицетов.Что служит сигналом для запуска процессов репарации ДНК?Таким сигналом может быть непосредственно повреждение ДНКв ядре клетки или события, происходящие в цитоплазме, напримерокислительный стресс из-за появления перекисных радикалов врезультате действия излучений или иных повреждающих агентов.Получены данные, указывающие на справедливость второй точкизрения.У дрожжей-сахаромицетов с повышенной (конститутивной) экспрессией гена GCN4 повышается устойчивость клеток к действиюультрафиолетового света, а при инактивации этого гена устойчивость клеток понижается. Культивируемые клетки HeLa человекастановятся чувствительными к ультрафиолетовому излучению, еслив них ингибирован путь сигнальной трансдукции, опосредованныйфосфотирозин-киназой.
С этим согласуются и данные об активацииГлава 6. Репарация ДНК139NF-кВ в безъядерных клетках томатов, подвергнутых действию излучений. В этом случае не может появляться сигнал о поврежденииядерной ДНК. Активность NF-кВ падает, если клетки облучать вприсутствии антиоксидантов, например /V-ацетилцистеина. В тоже время удаление продуктов повреждения ДНК ультрафиолетовым светом из нормальных клеток при помощи фотореактивации(см. разделы 6.2, 6.3) не подавляет активности этого и аналогичныхтранскрипционных факторов.Таким образом, репарация поврежденной ДНК, необходимая длясохранения генетического материала, представляет собой часть общей адаптивной реакции клетки на повреждающие воздействия.6.2. Многообразие систем репарацииРадиобиология и радиационная генетика, расшифровавшиеосновные механизмы репарации, оформились в 40-60-е гг.
XX в.А. Келнер и Р. Дульбекко в 1949 г. независимо открыли фотореактивацию бактерий и бактериофагов, облученных ультрафиолетовымсветом. Через 7 лет К. Руперт и Р. Херриотт показали, что фотореактивация представляет собой ферментативный процесс, а в 1962 г.они показали, что субстрат фотореактивации — пиримидиновые (циклобутановые) димеры, возникающие в ДНК при действии ультрафиолетового света (рис. 6.1).Явление репарации, или восстановления жизнеспособности клеток, после действия на них у- и рентгеновых лучей было показано в1958 г. В.
И. Корогодиным у диплоидных дрожжей. В начале 1960-х гг.Р. Сетлоу и У. Кэрриер открыли т. н. эксцизионную репарацию, основанную на удалении поврежденных участков из ДНК, а Ф. Хэнеуолти Д. Петтиджон открыли репаративный синтез ДНК. Они продемонстрировали его, остроумно использовав метод градиентного центрифугирования (рис. 6.4). В тот же период было показано, что репаративный синтез ДНК в норме происходит в профазе мейоза, когдаДНК хромосом уже реплицирована. Этот репаративный синтез ДНКсвязывают с завершением процесса рекомбинации (см. гл. 8).Все перечисленные механизмы репарации устраняют повреждения одной из комплементарных цепей ДНК при условии наличиядругой, неповрежденной цепи.
Как правило, повреждения ДНК задерживают репликацию. Тем не менее репликация может продолжиться и после поврежденного участка. Тогда сохранившееся в нейповреждение может быть устранено в ходе пострепликативной репарации, существенной частью которой служит рекомбинация поврежденной молекулы с интактной. В клетке существует и механизм140 #Часть 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
