Клеточный цикл и его регуляция
События, обеспечивающие деление клеток, называют клеточный цикл. Продолжительность его варьирует от 8 ч и более, а для некоторых клеток до года и больше. Все фазы клеточного цикла G1, S, G2, M могут различаться по длительности, но особенно это касается фазы G1. При G0 клетки находятся в покое. Внешние сигналы стимулируют или ингибируют прохождение клетки через цикл деления. Пролиферативные сигналы очень разнообразны (факторы роста, интерлейкины, гормоны). Сигнальные молекулы связываются со специфическими мембранными рецепторами, активируют пути передачи сигналов от рецептора к ядру. Первыми активируются гены, кодирующие белки циклины. Циклинзависимые киназы, связывая циклин, переходят в активную форму и могут фосфорилировать белки, участвующие в транскрипции и т.д. В конце цикла они разрушаются.
Репарация
Процесс репарации происходит в несколько этапов.
На первом этапе выявляется нарушение комплементарности цепей ДНК
Второй этап – комплементарный нуклеотид или основание устраняется. Третий и четвертый этап – идет восстановление целостности цепи по принципу комплементарности.
Редко происходят повреждения, затрагивающие обе цепи ДНК. Такие повреждения в половых клетках не репарируются.
Спонтанные повреждения
Ошибка репликации. Если в дочернюю цепь включены некомплементарные нуклеотиды, то ДНК-полимеразы δ и ε способны сделать шаг назад и вырезать последний нуклеотид, если он не комплементарен матричной цепи. Если это не срабатывает, то по наличию метилированных остатков аденина в последовательностях
–GATC- ферменты должны успеть выявить ошибку репликации и устранить ее.
Распознавание и удаление некомплементарного нуклеотида происходит при участи специальных белков mut S, mut L, mut H. Мut S находит неправильную пару и связывается с этим фрагментом. Мut H присоединяется к метилированному участку –GATC-, расположенному вблизи некомплементарной пары. Мut L связующее звено и завершает образование активного фермента и mut H проявляет эндонуклеазную активность и удаляется некомплементарный участок, брешь застраивает ДНК-полимераза β и соединяет участки цепи ДНК-лигаза. Во всем процессе обязательно присутствие SSВ – белков.
Депуринизация
ДНК каждой клетки теряет за сутки около 5000 пуриновых остатков из-зи разрыва N-гликозидной связи между пурином и дезоксирибозой и тогда образуется участок, лишенный азотистых оснований. Он называется АП-сайт. Это повреждение устраняет ДНК-инсертаза, которая прямо вставляет комплементарные основания без разрезания цепи ДНК.
Дезаминирование
Реакции дезаминирования происходят значительно реже.
Цитозин – урацил, аденин – гипоксантин, гуанин – ксантин.
Исправление происходит в несколько этапов. Сначала ДНК- N-гликозилаза гидролизует связь между аномальным основанием и дезоксирибозой, обпазуется АП-сайт. Его распознает АП-эндонуклеаза – возникает разрыв в цепи и включается АП-экзонуклеаза, которая отщепляет дезоксирибозу, лишенную основания. Далее брешь в один нуклеотид Заполняет по принципу комплементарности ДНК-полимераза β, далее ДНК-лигаза закрывает брешь.
Нерепарируемо и потому очень опасно дезаминирование метилированного цитозина, т.к. продукт его спонтанного дезаминирования – тимин, нормальное для ДНК основание, которое не распознается ДНК- N-гликозилаза.
