ДнКлигаза

С помощью этой репарирующей системы обычно удаляются отдельные измененные нуклеотиды. Например, при апуринизации один из дезоксирибозных остатков цепи ДНК теряет пуриновый нуклеотид. Фермент АПэндонуклеаза быстро распознает данный дефект и разрывает фосфодиэфирную связь в поврежденной цепи ДНК по соседству с поврежденным нуклеотидом с 5'стороны от повреждения. Далее следует удаление поврежденного нуклеотида и заполнение образовавшегося дефекта с восстановлением целостности дезоксирибонуклеотидной цепи.

При химической модификации азотистых оснований нуклеотидов место нарушения структуры ДНК опознается ферментами ДНКгликозилазами и поврежденное азотистое основание удаляется путем разрыва bNгликозидной связи. Дезоксирибонуклеотидный остаток, потерявший азотистое основание, опознается далее АПэндонуклеазой и удаляется, а восстановление целостности дезоксирибонуклеотидной цепи идет по ранее описанному механизму. Существует не менее шести типов ДНКгликозилаз, каждый из которых узнает свой вариант химической модификации азотистых оснований; например, есть фермент, удаляющий дезамированный цитозин, имеется фермент, удаляющий алкилированные азотистые основания и т.д. При более обширных повреждениях работают другие системы эксцизионной репарации, в ходе устранения таких нарушений поврежденная цепь ДНК разрезается ДНКэндонуклеазами с обоих сторон от зоны повреждения и поврежденный участок удаляется целиком. А затем возникшая брешь застраивается bДНКполимеразой и стык сшивается ДНКлигазой.

Наконец, в клетках имеется система пострепликативной или рекомбинационной репарации, которая способна устранять повреждения ДНК уже после ее удвоения. В этих случаях ферменты рекомбинационной репарации используют материал одной молекулы ДНК для восстановления другой молекулы. Система рекомбинационной репарации эффективна в случаях дефектов, образуемых в дочерних молекулах ДНКпри репликации матрицы, содержащей поврежденные азотистые основания.

О роли репарационных процессов свидетельствует тот факт, что клетки затрачивают значительную часть своих энергетических и пластических ресурсов на производство ферментов, участвующих в работе репарационных систем. В клетках эукариот обнаружено более 50 генов, кодирующих различные ферменты, участвующие в репарации повреждений. Нарушение работы систем репарации приводит к тяжелым последствиям. Так, у больных с пигментной ксеродермой нарушена работа системы репарации повреждений ДНК, возникающих в коже под действием УФрадиации. В клетках кожи таких больных накапливаются пиримидиновые димеры, что приводит к тяжелому повреждению кожи, включая развитие злокачественных опухолей (рак кожи).

Мутагенез и его последствия

Если системам репарации не удалось устранить повреждение, то это изменение структуры ДНК сохраняется в геноме клетки и может передаваться в ходе последующих её делений. Такие изменения в геноме есть не что иное как мутации. Мы остановимся лишь на так называемых генных мутациях, т.е. изменениях структуры ДНК в преде

лах того или иного гена. Естественно, что нарушение структуры ДНК приводит и к изменению содержащейся в ней генетической информации.

Мутации могут происходить в половых клетках, в таком случае возникшее изменение генетической информации будет передаваться в ряду поколений того или иного вида. Если мутации происходят в соматических клетках, то изменения генетической информации передаются лишь в клеточных клонах в пределах одного организма.

Мутации могут происходить или в регуляторной области гена, или в его кодирующей области. В первом случае может нарушаться регуляция экспрессии гена на уровне транскрипции, что приводит к изменению содержания в клетках тех или иных белков или структурных РНК. Во втором случае мутации могут затрагивать структуру или

экзонов, или интронов. Казалось бы, нарушения структуры интронов не должны сказываться на экспрессии генов, поскольку участки гяРНК, эквивалентные интронам, удаляются из первичного транскрипта в ходе сплайсинга. Однако оказалось, что мутации в интронах могут нарушать ход самого сплайсинга, в результате чего образуют

ся неполноценные в функциональном отношении молекулы РНК. Так, причиной одной из форм талассемии анемии, обусловленной недостаточным уровнем синтеза полипептидных цепей гемоглобина, является мутация в одном из интронов гена, кодирующего одну из его полипептидных цепей. Тем не менее, к настоящему времени наиболее

известными, наиболее многочисленными и наиболее изученными являют ся мутации в экзонах кодирующих зон различных генов.

Мутации в экзонах генов могут сопровождаться потерей одного или нескольких нуклеотидов или же появлением в цепи ДНК дополнительных, так называемых вставочных нуклеотидов. Во всех этих случаях происходит искажение генетической информации на участке гена после точки мутации. Такие мутации известны под названием мутаций с сдвигом рамки считывания. Например, в участке экзона: