Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПЗ № 4 Репарация.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
23.11.2019
Размер:
13.99 Mб
Скачать

Эксцизионная репарация нуклеотидов

Возникающие время от времени повреждения в ДНК, которые приводят к появлению заметных отклонений в естественной структуре двойной спирали данной информационной молекулы, исправляются с помощью ферментов системы эксцизионной репарации нуклеотидов. В этих случаях крупные олигомерные белки гидролизуют две фосфодиэфирные связи – по одной с каждой стороны обнаруженного искажения вызванного специфическим повреждением. Например, у E. coli и других прокариот такая ферментная система гидролизует пятую фосфодиэфирную связь на 3/-стороне и восьмую фосфодиэфирную связь на 5/-стороне повреждения, приводя к выщеплению одноцепочечного фрагмента ДНК длиной 12-13 нуклеотидов (длина фрагмента зависит от того – повреждено одно или два основания). В клетках человека и других эукариот подобная ферментная система обеспечивает гидролиз шестой фосфодиэфирной связи на 3/-стороне и двадцать второй фосфодиэфирной связи на 5/-стороне повреждения выщепляя фрагмент ДНК длиной 27-29 нуклеотидов. После расщепления двух фосфодиэфирных связей соответствующие олигонуклеотиды высвобождаются из дуплекса, а образующиеся пробелы заполняются с помощью ДНК-полимеразы I (у E. coli) или ДНК-полимеразы  (в клетках человека).

Рис. 5

Эксцизионная репарация нуклеотидов (например, удаление тиминовых димеров) в клетках E. coli и человека. 1 – Эксцинуклеаза связывается с ДНК в сайте определяемом как «громоздкое» нарушение структуры и расщепляет поврежденную цепь ДНК по обе стороны обнаруженного повреждения. 2 – Одноцепочечные сегменты ДНК, размером 13 нуклеотидов и 29 нуклеотидов удаляются с помощью uvrD-геликазы и ДНК-геликазы у E. coli и человека, соответственно. 3 – Пробелы заполняются ДНК-полимеразами. 4 – Бреши сшиваются ДНК-лигазами.

Ключевым ферментным комплексом системы эксцизионной репарации нуклеотидов у E. coli является нуклеаза АВС (называемая также АВС-эксцинуклеазой) включающая субъединицы трех видов – uvrA (мол. масса 104.000), uvrB (мол. масса 78.000) и uvrC (мол. масса 68.000). Термин эксцинуклеаза используется для того, чтобы подчеркнуть уникальные свойства данного ферментного комплекса способного катализировать две реакции специфического эндонуклеолитического расщепления, что отличает его стандартных клеточных эндонуклеаз. Для осуществления репарации комплекс белков uvrA и uvrB в соотношении А2В сканирует ДНК и связывается с ней в сайте повреждения. Затем димер uvrA отделяется от этого комплекса, оставляя белок uvrB прочно связанным с ДНК. Дополнительное связывание белка uvrC с uvrB инициирует расщепление под действием uvrB пятой фосфодиэфирной связи на 3/-стороне повреждения. Первое расщепление сопровождается uvrC-опосредованным расщеплением восьмой фосфодиэфирной связи на 5/-стороне повреждения. Вырезанный таким способом одноцепочечный фрагмент размером 12-13 нуклеотидов выпетливается из дуплекса с помощью uvrD-геликазы. Описанный выше принцип репарации является основным способом удаления многих видов повреждений ДНК включая циклобутиловые (пиримидиновые) димеры, 6-4 фотопродукты (рис. 6), а также ряд аддуктов оснований таких как, например, бензо[а]пирен-гуанин. Источником бензо[а]пирена является сигаретный дым и множество продуктов питания приготовленных на углях.

Рис. 6

Процесс образования пиримидиновых димеров индуцируемый УФ-светом. (а) – Реакция одного типа приводит к формированию циклобутилового кольца включающего атомы углерода С-5 и С-6 двух соседних остатков пиримидинов. Результатом альтернативной реакции ковалентного взаимодействия соседних пиримидиновых оснований является образование 6-4 фотопродукта в котором образуется связь между С-6 одного пиримидина и С-4 соседнего. (b) – Формирование циклобутилового пиримидинового димера служит причиной появления в структуре ДНК изгиба (кинка).

Механизм действия эукариотических эксцинуклеаз в своей основе напоминает принцип функционирования бактериальных ферментов за исключением того, что для двойного разрезания поврежденной цепи у эукариот требуется участие 16 полипептидов абсолютно непохожих на субъединицы эксцинуклеаз E. coli. Как описано в главе 26 (Ленинджер), в некоторых случаях эксцизионная репарация нуклеотидов и эксцизионная репарация оснований у эукариот тесно связаны с процессом транскрипции. Известно также, что генетические дефекты компонентов системы эксцизионной репарации нуклеотидов у человека являются причиной развития целой серии тяжелых наследственных заболеваний.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.