1. Рекомбинационная репарация

Данный вариант пострепликативной репарации использует рекомбинацию для по­лучения неповрежденной копии генетического материала. Этот тип репарации ДНК был открыт в клетках мутантов Е. coli, неспособных выщеплять тиминовые димеры

После действия ультрафиолета в таких клетках с помощью ДН К-полимеразы III синтезируется ДНК с одноцепочечными пробелами - брешами (рис. 10.1, в), кото­рые исчезают при последующей инкубации клеток в питательной среде за счет ре­комбинации между двумя сестринскими дуплексами. У Е. coli эти обмены осуществ­ляются с помощью продуктов генов гее (A, BwC). Кроме них, в заключительном эта­пе ресинтеза и сшивания участвуют ДНК-полимераза I и лигаза.

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 ДН К, но не удаляет повреждения: оно остается в исходных родительских цепях и может быть удалено на других этапах клеточного цикла, например, с помощью эксцизионной репарации.

2. SOS-РЕПАРАЦИЯ

Существуют системы генетической репарации, при которых точность синтеза невы­сока. Они являются индуцибельными, и, очевидно, обусловлены необходимостью синтеза ДНК даже на матрице, содержащей повреждения. При этом синтез ДНК на матрице, оставшейся неповрежденной, будет сопровождаться большим количеством ошибок. Индукцию процессов репарации, сопровождающуюся увеличением числа ошибок последней, обнаружил в 1953 г. Дж. Уэйгл (при заражении УФ-облученных клеток Е. coli облученным же фагом X). В честь первооткрывателя этот тип генетиче­ской репарации в 1974 г. М. Радман назвал W-реактивацией (Weigle-reactivation). W- реактивация дает возможность многим димерам пиримидина, возникающим в бак­териальной клетке, дожить до периода синтеза ДНК. Хотя такая ДНК и содержит значительное количество ошибок, поврежденные клетки действительно «спасаются» на каком-то этапе, если только жизненно важные функции не оказались безнадежно нарушенными. Тогда же было показано, что реализация этого механизма возможна только при наличии продуктов генов гесА и lex А. М. Радман в 1974 г. и Э. Виткин в 1975 г. 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 связи со спасательными функциями этой системы репарации ДНК она была назва­на SOS-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-полимераз за счет белковых продуктов генов, активируемых повреждающими агентами. Например, появление таких фер­ментов в случае УФ-облучения обеспечивает трансдимерный синтез ДН К, в резуль­тате которого напротив тиминового димера будет находиться не брешь, а какой-ли­бо нуклеотид. Разумеется, такая произвольная подстановка нуклеотида во вновь об­разующуюся цепь ДН К часто приводит к ошибкам репликации. В клетках Е. coli сигналом для индукции SOS-репарации служит замедление синтеза ДНК. Ответом на этот сигнал является ингибирование клеточного деления, индукция эксцизионной репарации с длинными вырезаемыми фрагментами и затем — рекомбинационной репарации. По-видимому, непосредственным стимулом к запуску механизмов SOS- репарации служит накопление одноцепочечных разрывов ДНК, индуцирующее про- теазную активность белка RecA, который специфически взаимодействует с белком LexA -репрессором для генов лес (В, С, Е, F.J) и uvrB. Разрезание белка LexA приво­дит к снятию репрессии и запуску синтеза белковых продуктов указанных выше ге­нов. Кроме того, разрезание белка LexA приводит к кратковременному увеличению его синтеза в клетке, поскольку данный белок является репрессором собственного гена (аутогенный контроль). Далее в результате работы репарационных систем про­исходит уменьшение количества одноцепочечных разрывов в ДНК, тем самым сни­жается индуцирующий SOS-репарацию сигнал, белок RecA теряет протеазную активность, и механизмы SOS-репарации выключаются.

РЕПАРАЦИЯ ДНК И НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ ЧЕЛОВЕКА

В 1964 г. была показана решающая роль эксцизионной репарации в восстановлении поврежденной ультрафиолетом ДНК Е. coli. Было высказано предположение, что со­ответствующие механизмы у эукариот имеют более сложную организацию, посколь­ку призваны обеспечить более высокий уровень надежности. Уникальное значение систем репарации ДНК для нормального функционирования организма человека становится совершенно очевидным при анализе заболеваний обусловленных нару­шением работы репарационных механизмов.

Классический пример такого рода болезней - пигментная ксеродерма (ХР, от англ. Xeroderma pigmentosum) — редкая, наследуемая по аутосомно-рецессивному типу па­тология. В результате повышенной чувствительности к солнечному свету (ультрафи­олету) у больных уже в раннем возрасте появляются пигментация, сухость кожи, изъ­язвления, рубцы, а затем развивается рак кожи, включая меланомы и карциномы. Средний возраст появления первой опухоли у ХР-пациентов — 8 лет, а вероятность развития карцином слизистой рта в 20 ООО раз превышает средние значения в попу­ляции. Частота встречаемости заболевания в разных странах составляет от 1/250 ООО человек до 1/40 ООО человек. Показано, что у культивируемых фибробластов ХР- больных сокращается время жизни после УФ-облучения. Кроме того, выживаемость различных УФ-облученных вирусов, выращиваемых в культуре ХР-клеток, меньше, чем при их культивировании в нормальных клетках, что косвенно свидетельствует о дефектах систем восстановления от повреждений ДНК в ХР-клетках. Существенная особенность пигментной ксеродермы — наличие примерно у трети пациентов невро­логических симптомов, обусловленных ранней гибелью нейронов, т.е. эксцизионная репарация играет важную роль в обеспечении продолжительности их жизни. Было обнаружено, что в клетках ХР-больных вырезание димеров у большинства поражен­ных, по-видимому, связано с нарушениями эксцизии или более ранней стадии - рас­познавания поврежденного участка. Выраженная гетерогенность ХР (клинических различий между разными пациентами с данным заболеванием) может быть обуслов­лена возникновением дефектов либо в различных сайгах одного и того же гена, либо в генах, кодирующих разные полипептиды. Для решения этой проблемы использо­вали метод непарной клеточной гибридизации фибробластовот разных ХР-больных. Анализ результатов был основан на том, что дочерняя гибридная клетка, может осу­ществлять эксцизионную репарацию, если дефекты ферментов репарации связаны с разными локусами. В таком случае наличие одного неповрежденного фермента обес­печивается одним геномом, а другого — вторым геномом, взаимно компенсируя де­фекты. Если же ферментативные дефекты идентичны, то даже при повреждении раз­ных сайтов одного гена, компенсация невозможна и гибридная дочерняя клетка бу­дет иметь репарационный дефект. С помощью этого метода было идентифицирова­но 7 групп комплементации (7 различных локусов) в случае дефектов генов эксцизи- онной репарации ХР (А, В, С, D, Е, F, G), и 1 группа — связанная с дефектом постре- пликативной репарации (около 20% среди всех больных пигментной ксеродермой), так называемая ХР_чот. Между группами комплементации, и даже внутри одной ком- плементационной группы наблюдаются выраженные клинические различия. Боль­шинство генов, мутации которых вызывают пигментную ксеродерму, известны, и со­ответствующие белки по своим функциям в целом сходны с ферментами прокарио­тической эксцизионной репарации. Но частоты встречаемости разных групп комп­лементации в разных странах различны: в Европе наиболее распространена группа ХРС, в Японии - ХРА. Причем среди европейских пациентов не было обнаружено фупгг ХРВ и XPF, а в Японии при таком же отсутствии группы ХРВ группа XPF бы­ла представлена значительным количеством индивидов. Продукт гена ХРА, картированного в длинном плече девятой хромосомы (9q34.1), - это ДНК-связываюгций белок, имеющий два цинковых «пальца». В облученных ульт­рафиолетом клетках ДНК-связывающие свойства этого белка усиливаются в 1000 раз. Показано, что для осуществления эксцизионной репарации необходимы С-ко- нец и один из цинковых «пальцев». Белковым продуктом гена ХРВ, картированного в локусе q21 хромосомы 2 — (2q21), является геликаза, входящая в состав TFI1Н -фа­ктора транскрипции размером 89 кДа. Ген ХРС, предварительно картированный на хромосоме 3, кодирует белок Р125, функция которого пока не совсем ясна. Тем не менее, показано его участие совместно с полипептидом Р58 в восстановлении репа­рационной активности. Ген XPD, подобно гену ХРВ, кодирует одну из субъединиц фактора транскрипции TFIIH размером около 87 кДа (общее число этих субъединиц не менее 5 и, вероятно, более 9). Ген XPD картирован в локусе (q 13.2-q 13.3) хромосо­мы 19; его белковый продукт имеет геликазную активность. Ген XPF, картированный в коротком плече хромосомы 16 - (16р 13.13), по-видимому, продуцирует эндонукле­азу, надрезающую ДНК с 5'-стороны. А продуктом гена ХРС, локализованного в длинном плече хромосомы 13 — (13q33), является эндонуклеаза, надрезающая ДНК с противоположной — З'-стороны. Рис. 10.3 отражает взаимодействие вышеописан­ных белковых продуктов в процессе эксцизионной репарации. Важно отметить, что повышенный риск новообразований уже в молодом возрасте, по ряду данных, связан с увеличением интенсивности УФ-издучения, вызывающим перегрузку эксцизи­онной системы репарации, которая успешно справляется с низким уровнем облуче­ния. Так установлено, что для гетерозигот по пигментной ксеродерме вероятность возникновения рака кожи повышена на юге США, но не в других районах этой страны.

Установлено, что в клетках пациентов с ХР_гаг пиримидиновые димеры удаляются с такой же скоростью и эффективностью, что и в клетках здоровых доноров, т.е. при внешних признаках болезни дефекты эксцизионной репарации не обнаруживаются. У таких больных выявляется другое нарушение — полная репликация поврежденных участков ДНК. Подобный дефект пострепликативной репарации наблюдается и в других группах больных ХР, но в значительно меньшей степени. Таким образом, в случае ХР^ превалирующим фактором является изменение параметров репликации ДНК

Три из семи групп комплементации (ХРВ, XPD и XPG) могут иметь внешние признаки другого наследственного заболевания аутосомно-рецессивного синдрома Кокксйна (CS), в основе формирования которого лежат дефекты эндонуклеаз эксцизионного пути репарации. Синдром проявляется как карликовость при нормальном уровне гормонов роста. Кроме того, для больных характерны кальцификация костей черепа, атрофия зрительного нерва, глухота и ускоренное старение. Предположить дефект репарации у CS-пациентов позволила их необычная чувствительность к сол­нечному свету. Оказалось, что в культуре клеток больных с синдромом Коккейна на­блюдается подавление синтеза PH К УФ-облучением (этот феномен стали в дальней­шем использовать для дифференциальной диагностики CS). Для данного синдрома были выявлены две группы комплементации — CSA и CSB. Упомянутые выше ред­кие случаи выявления признаков синдрома Коккейна у групп ХРВ, XPD и XPG рас­сматриваются отдельно и обозначаются как ХРВ/CS, XPD/CS и XPG/CS. Ген CSA, картированный на коротком плече хромосомы 5 влокусе (pl2-pl4), отвечает за син­тез белка-переносчика, который входит в состав транскрипционного комплекса TFIIH, уже упоминавшегося в связи с белками ХРВ и XPD. Причем за связывание в комплексе отвечает N-конец белка CSA. Ген CSB локализован в длинном плече хро­мосомы 10 — (1 Oq 11.2). Белок CSB, являющийся его продуктом, имеет общие последовательности с фактором, связывающим транскрипцию и репарацию у Е. coli, и, по-видимому, вместе с белком CSA участвует в привлечении белков эксцизионной репарации в район остановившейся транскрипции. Данное предположение базиру­ется на имеющихся в достаточном количестве наблюдениях, подтверждающих со­пряженные дефекты генетической репарации и транскрипции при CS. В 80-х годах П. Ханавалт описал так называемую преимущественную репарацию ДНК. Этот фено­мен состоит в более быстром удалении отдельных типов повреждений ДН К из мно­гих (но не изо всех) транскрипционно-активных генов по сравнению с транскрип­ционно-неактивными (предполагается, что у TFIIH-факторатранскрипции сущест­вуют две формы: втранскрипции участвуетхоло-форма, в репарации - репаросома). Было показано, что у облученных ультрафиолетом CS-клеток отсутствует преиму­щественная репарация ДНК. При этом в них снижена скорость репарации как мол­чащих (нетранскрибируемых), так и транскрипционно-активных участков генома. Накопленные наблюдения, подтверждающие наличие при CS сопряженного дефек­та репарации и транскрипции, позволяют предполагать, что причина большинства тех тяжелых симптомов у CS-пациентов, которые не удается объяснить только нару­шением репарации ДНК, кроется в снижении уровня и нарушении последователь­ности транскрипции в онтогенезе

Третье заболевание, характеризующееся повышенной фоточувствительностью ДНК у его носителей (примерно у половины) — это наследуемая по аутосомно-ре- цессивному типу трихотиодистрофия (TTD). Важнейший диагностический признак TTD — специфическая ломкость волос, обусловленная уменьшением содержания в них низкомолекулярных богатых серой белков. К этому основному клиническому проявлению следует добавить аномалии зубов и кожи, ихтиоз, дефекты полового развития, часто наблюдающиеся умственную и физическую отсталость, а также по­вышенную предрасположенность к раку кожи. Специфический паттерн волос при микроскопировании характеризуется чередованием темных и светлых полос (напо­минает тигровый хвост). Белки с высоким содержанием серы в таких волосах пре­терпевают не только количественные, но и качественные изменения. Они содержат меньше цистеина и имеют сильно измененный аминокислотный состав. Исследова­ние в культуре клеток фоточувствительных пациентов с TTD показало, что дефект репарации в них соответствует дефекту уже рассмотренного белка XPD. Кроме того установлено, что часть фоточувствительных клеточных линий комплементирует как с XPD, так и с ХР (А, С, Е, F и G), а также восстанавливает свои репарационные функции при микроинъекции белка ХРВ. Среди больных TTD, страдающих повы­шенной фоточувствительностью, обнаружены индивиды, в культивируемых клетках которых вообще отсутствует комплементация с клетками ХР. Эго обстоятельство по­служило стимулом для интенсивного изучения гена XPD у пациентов с пигментной ксеродермой и с трихитиодистрофией. Результатом проведенных исследований ста­ла гипотетическая схема, предложенная в 1990 г. Б. Броутоном с соавторами (рис. Ю.4.). Согласно этой гипотезе, ген XPD полифункционален, а продукт прини­мает участие как в эксцизионной репарации, так и в PH К-полимераза П-зависимой транскрипции. В дальнейшем было показано, что, кроме белков ХРВ и XPD, в осно­ве клинических проявлений может быть задействован еще один компонент транс­крипционного комплекса TF11H, состоящий их трех субъединиц. Кроме того, выявление большого количества TTD-пациентов, не страдающих повышенной фоточув- ствительностью, свидетельствует о наличии еще одной, четвертой, субъединицы TFIIH. Всесторонний анализ всех полипептидных компонентов транскрипционно­го комплекса TFIIН поможет определить роль каждого из них в формировании все­возможных комбинаций из перечисленных выше клинических признаков.

Изучение эксцизионной репарации, проводившееся в течение последних 40 лет, показало, что у эукариот в целом она организована сходным образом. Описаны мно­гие гены, ответственные за синтез и работу ферментов репарации ДН К после УФ-об- лучения. Мутации в этих генах приводят к развитию патологических признаков при целом ряде наследственных заболеваний, сопровождающихся снижением средней продолжительности жизни. Нарушения в работе репаративных ферментов значи­тельно увеличивают риск развития онкологических заболеваний у человека.

Механизмы генетической репарации после действия ионизирующей радиации изучены значительно хуже, в первую очередь, вследствие большого разнообразия ти­пов индуцированных радиацией повреждений ДНК. Однако значительная часть этих повреждений устраняется с помощью системы эксцизионной репарации. Но в лик­видации двухцепочечных разрывов используются другие механизмы, а именно - мейотической рекомбинации (см. разд. 10.4 и 11.1.3). В настоящее время возможно­сти изучения таких механизмов у человека практически ограничены исследования­ми клеток больных атаксией-телеангиэктазией.

Атаксия-телеангиэктазия (АТ), или сицаром Луи-Бар, — аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся мозжечковой атаксией (расстройством координа­ции движений), телеангиэктазами (локальным чрезмерным расширением мелких сосудов), различными формами иммуннодефицита, предрасположенностью к онко­логическим заболеваниям. Частота синдрома составляет от 1/100 ООО до 1/40 ООО че­ловек. Пациенты, как правило, не доживают до 50 лет.

Немаловажно, что при АТ наблюдается повышенная частота спонтанных и инду­цированных хромосомных перестроек в соматических клетках, а также повышенный уровень общей хромосомной нестабильности в лимфоцитах. Хромосомы этих боль­ных имеют значительно укороченные теломеры (примерно втрое по сравнению с те- ломерами здоровых доноров). В 1995 г. П. Гринвелл установил, что ген TEL1 Saccharomyces cerevisiae, ответственный за укорочение теломер у дрожжей, является гомологом гена АТ—atm (AT-mutated). Клетки всех без исключения изученных до сих пор больных АТ аномально чувствительны к воздействию ионизирующей радиации и радиомиметиков (химических веществ, имитирующих действие ионизирующего излучения). Это проявляется в пониженной выживаемости клеток и повышенном уровне хромосомных аномалий. Характерная особенность соматических клеток больных АТ — радиорезистентность синтеза ДН К. Последнее свойство очень важно, и помогает понять молекулярный механизм возникновения болезни. В норме в кле­точном цикле существуют две точки задержки клеточного деления в случае возник­новения значительных повреждений ДНК: G1-S и G2-M. Эти остановки необходи­мы для исправления повреждений ДНК. У больных атаксией-телеангиэктазией клетки не останавливаются перед фазой синтеза ДНК и, следовательно, у них нет времени для репарирования повреждений ДНК. Как полагает ряд исследователей, одна из причин данного феномена кроется в том, что ключевой белок Р53, в норме отвечающий за упомянутую выше остановку, не индуцируется при наличии повреждений

Синдром Блума (пропорциональная пре- и постнатальная задержка роста, чувст­вительность к ультрафиолету солнечных лучей, гипо- и гиперпигментированная ко­жа, характерная краснота на лице в виде бабочки, предрасположенность к онкологи­ческим заболеваниям и хромосомная нестабильность) также наследуется по аутосом - но-рецессивному типу. Клетки больных с синдромом Блума характеризуются высо­ким уровнем спонтанных хромосомных аберраций и сестринских хроматидных об­менов (СХО). Заболевание обусловлено мутациями в гене BLM (Bloom-mutated), ко­дирующем белок, сходный с RecQ-геликазой Е. соН. Этот белок у Е. соН является участником RecF-рекомбинационного пути. Ген BLM картирован на хромосоме 15 вло- кусе q26.1, в той же области, где локализован протоонкоген fes. Предполагается, что ген имеет ДНК-зависимую АТРазную активность и ДНК-геликазную активность. С негеликазной частью исследователи связывают функцию поддержания стабильно­сти хромосом в клетках, а ДНК-геликазной части белка BLM отводят ключевую роль на некоторых этапах репарации.

Известны и другие нозологические формы, клинические проявления которых то­же связывают с дефектами репарации ДНК, но уже безотносительно ионизирующе­го или УФ-облучения. Ктаким заболеваниям относятся анемия Фанкони и прогерии — синдромы Вернера и Хатчинсона-Гйлфорда.

В случае анемии Фанкони (FA), наследующейся по аутосомно-рецессивному типу и характеризующейся поражением всех элементов костного мозга (и как следствие — снижением количества всех клеточных элементов крови), наблюдается нарушение вырезания пиримидиновых димеров, а также нарушение репарации межцепочечных сшивок ДНК. У больных FA и их кровных родственников установлена повышенная частота новообразований. Частота острой миелоидной лейкемии в у FA-пациентов превышает популяционную среднюю в 15 ООО раз. Клетки этих больных характери­зуются сниженной выживаемостью после воздействия химических агентов, вызыва­ющих поперечные сшивки цепей ДНК, и отсутствием такого эффекта в ответ на дей­ствие у-/УФ-лучей. Кроме того, фаза G2 в FA-клетках продолжается в 2 раза дольше, чем в клетках здоровых доноров, что до сих пор не получило объяснения. Для FA вы­делено 8 групп комплементации (А-Н), из которых для двух идентифицированы ге­ны - FAA и FAC (ген картирован на длинном плече хромосомы 9 в локусе q22.3). Воз­можно, белковые продукты этих генов представляют собой часть сложной репараци - оной системы, но сам дефект репарации не является первичным для сложного фено­типа FA. Прогерии - это заболевания, основным нозологическим признаком которых яв­ляется преждевременное старение. По отношению к началу процесса старения (до или после полового созревания) выделяют две основные формы — синдром Хатчин- сона-Гилфорда и синдром Вернера.

Синдром Хатчинсона-Гилфорда, или прогерия детей, — крайне редкое заболева­ние. Его частота составляет 1 на 1 ООО ООО человек. Именно этотсиндром занесен под названием прогерии в OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) — электронную версию каталога В. Маккьюсика, а также в POSSUM и Oxford Medical Database — ве­дущие компьютерные базы данных по наследственной патологии. Фенотип пациен­тов чрезвычайно характерный: маленький рост, «птичье» лицо с клювообразным профилем, преобладание размеров мозговой части черепа над лицевой, выступаю­щая венозная сеть на коже мозговой части, как правило, обнаженной вследствие ал- лопеции, часто тотальной, с выпадением бровей и ресниц. Наблюдается резкая ги­поплазия ключиц, дефекты формы/числа зубов, сухая истонченная кожа, практиче­ски полное отсутствие подкожной жировой клетчатки, отставание в развитии, осо­бенно физическом. Больные бесплодны, хотя в литературе описан случай рождения ребенка у пацентки с синдромом Хатчинсона—Гилфорда. В крови повышен уровень Средняя продолжительность жизни описанных носителей синдрома — 13,4 лет (как редкое наблюдение описан единственный 45-летний пациент). Причиной смерти как правило, служит инфаркт миокарда, с выявлением на аутопсии генерализован­ного атеросклероза и фиброза миокарда, а также отложения жироподобного вещест­ва в тканях мозга и паренхиматозных органов

Репарация ДНК при синдроме Хатчинсона-Гилфорда нарушена: установлено, что клетки его носителей не способны избавляться от вызываемых химическими агентами сшивок ДНК-белок. Но главная диагностическая особенность клеток больных с данным синдромом состоит в резко сниженном, по сравнению с нормой, количестве делений, которое способны пройти клетки в культуре (так называемый лимит, или число Хейфлика). В 1971 г. А.М. Оловников высказал предположение об укорочении хромосомных теломер в процессе развития клеток. А в 1992 г. было по­казано, что для клеток пациентов с синдромом Хатчинсона-Гилфорда характерно врожденное укорочение теломер. Анализ взаимосвязи между лимитом Хейфлика, длиной теломер и активностью теломеразы (фермента, способного наращивать 3'- конец теломерной ДН К) дает возможность соотнести естественное старение и про­цесс формирования клинической картины при синдроме Хатчинсона-Гилфорда. Крайне низкая частота встречаемости данной формы прогерии позволяет лишь высказывать гипотезы о типе наследования. Аугосомно-рецессивный тип предпола­гается по аналогии с синдромом Коккейна, имеющим отдельные черты преждевре­менного старения. Но есть и предположение о развитии синдрома Хатчинсона-Гил­форда вследствие доминантной аутосомной мутации, возникшей de novo. Оно полу­чило косвенное подтверждение на основе измерения теломер у носителей синдрома, их родителей и здоровых доноров. Было показано, существенное укорочение тело­мер у больных по сравнению с другими двумя испытуемыми группами Синдром Вернера (VVS), или прогерия взрослых, также характеризуется симптома­ми преждевременного старения, но возникающими уже после завершения полового созревания. Пациенты седеют и теряют волосы еще в возрасте до 20 лет. Появляют­ся старческие изменения кожи (морщины, гиперпигментация, сухость, гиперкера­тоз, телеангиэктазии), голос утрачивает звонкость. Кроме того, наблюдается широ­кий спектр патологии, сопровождающей обычное старение: атеросклероз, остеопо- роз, катаракта, диабет, различные типы доброкачественных и злокачественных опу­холей. Отмеченный высокий уровень гиалуроновой кислоты в моче совпадает с та­ковым и в случае вышеописанной прогерии Хатчинсона-Гилфорда. Аналогичная картина наблюдается и в отношении лимита Хейфлика. Клетки больных WS исчер­пывают свой пролиферативный потенциал в 3-5 раз быстрее, чем у здоровых доно­ров, но растут значительно медленнее нормальных (заметим, что продолжитель­ность клеточного цикла в случае прогерии Хатчинсона-Гилфорда соответствует норме). Отсутствие врожденного феномена укороченных теломер у больных WS - еще один признак, по которому разнятся эти две формы прогерии. Вследствие это­го уменьшенный лимит Хейфлика у больных WS связывают с нарушением регуля­ции остановки клеточных делений при укорочении теломер до определенного уров­ня. Хотя WS и является достаточно редко встречающимся аутосомно-рецессивным заболеванием, его частота в Японии составляет 1 на 40 ООО человек, что на два поряд­ка выше, чем для синдрома Хатчинсона-Гилфорда. Ген, ответственный за прогерию взрослых и названный WRN, картирован влокусе (р12-р21) хромосомы 8. Продуци­руемый им белок WRN выполняет функцию геликазы, но в отличие от ХРВ, XPD и CSB его активность, по-видимому, не вовлечена в процесс репарации ДНК, связан­ный с транскрипцией: WRN не входит в основной транскрипционный комплекс че­ловека TFIIH.

Многие из патологических симптомов синдрома Вернера сходны с теми, что на­блюдаются в процессе нормального старения, но есть и отличия. Так соотношение количества эпителиальных и неэпителиальных опухолей у пациентов с WS составля­ет 1:1, а в обшей популяции —10:1. Кроме того, по сравнению с обшей популяцией, реже наблюдаются гипертензия и поражения центральной нервной системы.

Синдром Вернера и описанные выше пигментная ксеродерма, анемия Фанкони, атаксия-телеангиэктазия и синдром Блума объединены общим признаком — генети­чески детерминированной нестабильностью хромосом. Этот феномен выражается в постоянном, возникающем спонтанно или под действием некоторых агентов, изме­нении структуры хромосом, их отдельных локусов или групп локусов. Результатом являются мутации соматических клеток и злокачественные новообразования.

Отдельные нарушения работы систем репарации имеют место и при более рас­пространенных заболеваниях — системных (ревматоидный артрит, системная крас­ная волчанка и др.), некоторых нейродегенеративных (например, при болезни Альц­геймера) и онкологических заболеваниях.

В 1994 г. было показано, что мутации в гене MSH2 у человека, сходном с анало­гичными генами у S. cerevisae и геном mutS у Е. coli, приводят к нарушению репара­ции одного из типов репликативных ошибок — неправильно спаренных оснований вследствие небольших делений (утрат) или инсерций (вставок). Мутация водной из копий этого гена с высокой вероятностью детерминирует развитие некоторых видов новообразований: семейного неполипозного рака кишечника (HNPCC) и рака эндо­метрия. В опухолевых клетках потеряна вторая копия гена, и наблюдается высокая мутабильность микросателлитных повторов (возрастающая, по крайней мере, в 100 раз). По аналогии были найдены еще несколько генов, один из которых, MLH1 го­мологичен mutL гену у бактерий. Мутации в этом гене также приводят к развитию неполипозного рака кишечника. Таким образом, существует принципиальное сход­ство некоторых систем репарации у про- и эукариот.