Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 195
Текст из файла (страница 195)
Брешь напротив поврежденного сайта первой молекулы застраивается при использовании гомологичной отдельной цепи ДНК другой двойной спирали. Образующаяся в результате такого одноцепочечного обмена реципиентная модекула соЛержит родительскую (поврежденную) цепь, спаренную с нормальной цепью. Донорная молекула содержит нормальную родительскую цепь с нахолящейся напротив разорванной цепью; брешь может быть застроена обычным путем в результате репарирующего синтеза. Таким образом, повреждение ограничивается исходным нарушением (хотя одни и те же рекомбинационно репарирующие события должны повторяться после каждого репликационного цикла до тех пор, пока повреждение не будет устранено с помощью системы эксцизионной репарации).
Системы аксцизиоциой репарации у Е сой У Е. сон мутации в большом числе покусов влияют на ответную реакцию при возлействии а~ситами, повреждающими ДНК. Многие из этих ~снов, вероятно, кодируют ферменты, которые участвуют в работе систем, репарирующих ДНК, хотя в большинстве случаев продукты этих генов и их функции еще предстоит идентифицировать. При повреждении репарирующих систем клетки 439 34. Системы зашиты ДНК Эффект мутации Продукт гена Функция белка АТРаэный компонент эидонуклеазы Компонент эндонуклеазы Компонент эндоиуклеазы Неизвестен Инициирует удаление тиминовых димероа нз ДНК Чувствительность к УФ-облучению Неизвестна 1.
Участвует в обмене цепей ДНК в случае рекомбинации и рекомбинационной репарации 2. Инициирует БОБ-индукцию путей Репарации Необходимы ддя рекомбинации и рекомбинационной репарации 1. Нарушение рекомбинации Белок КесА, 40000 дальтон 2. Не индуцирует репарацию после повреждения гесА Нарушение рекомбинации (Субъединицы экэоиуклеаэы Ч То же Супрессия гесВС мутаций Экэонуклеаэа 1 Нарушение Рекомбинацноиной Неизае репарации и рекомбинации л в мутаитах гесВСкЬсВ е Нарушение рекомбинации Зкэои гесВ гесС кЬей геер гесу гегК гегЕ Устраняет мутагенные эффекты репарации, исправляющей ошибки УФ-чувствительность, нарушение деления По крайней мере б генов, мутации в которых вызывают повышенную частоту мутирования УФ-чувствительность, повышенная частота мутаций Устраняет БОБ-ответ иаиС Ненэ АТР-зависимая протеаза, связывающая- Одна активность может контролироваться ся с ДНК генами полисахарилов оболочки Неизвестен Неизвестна 1он Связана с метилированием аденина Действует на многие гены Может быть метидаэой Репрессор (22000 дальтон) Таблица 34.2 Гены, учаетвуницие в Репарации вавреждений ДНК у Е.
еой становятся чрезвычайно чувствительными к облучению ультрафиолетом. Введение УФ-индуцируемых повреждений использовали в качестве основного теста в отношении репарнрующих систем. Следовательно, при оценке их активности и эффективности мы должны помнить, что, если изучается лругой тип повреждений, их проявление может быть различным. В табл. 34.2 суммированы свойства некоторых мутаций, которые влияют на способность клеток Е, сой осуществлять репарацию ДНК. Нам известны по крайней мере трн способа репарации повреждений. Два разных способа эксцнзионной репарации идентифицируются по гетерогенностн длины сегментов репарируемой ДНК.
Эти пути описываются как репарация короткими и длинными последовательностями ДНК. Ферменты рекомбинационной репарации в значительной мере перекрываются с ферментами, осуществляющими собственно рекомбинацию (гл. 35). Система ирг, участвующая в осуществлении обоих типов эксцизионной репарации, включает три гена, иаг А, В, С, кодируюшие компоненты репарационной эндонуклеазы. Первичная характеристика ферментативной активности позволяет предполагать, что эндонуклеаза узнает тнминовый димер (нли другие искажения) н делает первоначальный разрез на его 5'-стороне; лругой разрез производится с 3'-стороны примерно на расстоянии 12 нуклеотндов.
Определенные ферменты Е. сой могут вырезать тиминовые димеры ш у)1го нз ДНК, в которой уже сделаны разрезы. Такой 5' — 3'-экзонуклеазной активностью обладают ДНК-полнмераза ! и ДНК-полимераза П (см. табл. 32.2) н экзонуклеаза П1, специфичная в отношении одноцепочечной ДНК.
Однако мутации, по- вреждающие любую из этих предполагаемых экзонуклеаз, не приводят к измеримому уменьшению способности клеток Е. сой удалять тиминовые днмеры. Основываясь на данных о поведении различных двойных мутантов, в настоящее время основная роль в выщепленин повреждений ш у(ко отводится ДНК-полимеразе 1. Средняя протяженность вырезаемых се~менуов ДНК составляет примерно 20 нуклеотидов. Такая длина характерна при способе репарации, определяемом как репарация короткими последовательностями.
Ферментом, который осуществляет репарирующнй синтез, вероятно, также являешься ДНК-полимераза 1 (хотя ферменты П и П1 способны заменить ее). С помощью мутаций, которые нарушают процесс репарации короткими последовательностями, были идентифицированы другие потенциальные компоненты системы цкг, однако до сих пор продукты или функции генов, кодирующих эти компоненты, не были установлены.
Репарация короткими последовательностями используется в 99% случаев репарационных событий, включающих вырезание. Остающийся 1% приходится на замещение протяженных последовательностей ДНК, содержащих в основном около 1500 нуклеотидов; меньшая часть протяженных последовательностей включает приблизительно 9000 нуклеотидов. Этот способ требует участия генов ирг н ДНК-полимеразы 1. Различие между двумя способами репарации состоит в том, что репарация короткими последовательностями представляет собой конститутивную функцию бактериальной клетки, тогда как репарация длинными последовательностями — это процесс, индуцнруемый повреждениями.
Мы еше не охарактеризовали различия между этими способами репарации 440 Часть 1Х. Сохранение ДНК в ряду поколений по тому кругу генов, которые вовлечены в их осуществление. Существование репарируюших систем. участвуюших в синтезе ДНК, ставит вопрос о сравнимости контроля качества этого процесса с контролем процесса репликации ДНК. Насколько было известно до снх пор, большинство систем, включающих чюг-контролируемую репарацию с вырезанием, по часчоте ошибок значительно не отличаются от репликационных систем.
Олнако при определенных условиях в клетках Е. гой система репарации нсклонна» ошибаться чаще, чем обычно. Впервые способность делать ошибки была обнаружена при таких обсчоятельствах. Оказалось, что, если фаг введен в клетки, предварительно обработанные УФ- свечом, репарация поврежденной фаговой ДНК сопровождается индукцией мутаций. Это позволило предположить, что УФ-облучение клетки-хозяина способствовало активации какого-то белка (белков), который не функционировал в необлученных клетках и активность которого в процессе репарации порождает мутации. Мутагенный эффект имеет место также н для ДНК бактерии-хозяина. Что представляет собой механизм появления ошибок? Можно предположить, что определенный компонент пути репарации обусловливает продолжение репликации за сайтом повреждения.
Когда ДНК-полнмераза минует тиминовый днмер, она включает неправильные основания н это приводит к появлению мутации. Существуют доказательства того, что для индукции ошибок необходимо присутствие ДНК-полимеразы 111, обычной репликазы. Следовательно, рассматриваемая функция действует согласованно с нормальным репликационным аппаратом. Мутации в гене, получившем название иьчиГ, устраняют УФ-индуцируемый мутагенез, но не нарушают какие-либо известные ферментативные функции. Вероятно, продукт этого гена, иичиС, служит компонентом системы, продуцируюшей ошибки.
Систсмы репарации Е соч'(, Включнчоп(ио РскОмОВПКПи!О Если в клетках с нарушением эксцизионной репарации происходит мутация в гене гесА, она лишается всех восстановительных способностей. В результате попытки реплицировать ДНК в клетках исг гесА ведут к образованию фрагментов ДНК, размер которых соответствует ожилаемому расстоянию между тиминовыми димерами. Эти результачы указывают, что неудаленные димеры в отсутствие КесА-функции служат летальными помехами для репликации. Становится понятным, почему двойной мутант не может допустить наличия в своем геноме более чем ) -2 димеров (по сравнению со способностью бактерии дикого типа выдерживать присутствие около 50 димеров).
Влияние мутаций гесА на жизнеспособность позволило понять реакцию клеток Е со(( на повреждение в них ДНК. Первое объяснение сводилось к тому, что ген гесА, вероятно, вовлечен и в другой путь. Поскольку у мутантов гесА почти полностью нарушена генечическая рекомбинация, а также восстановление повреждений, казалось вероятным, что таким путем является репарация, включаюшая рекомбинацию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
