
- •Экология. Повреждение и репарация днк. Ирина Михайловна Спивак Предисловие
- •Введение
- •1. Изучение днк-метаболизма
- •1.1. Начало исследования репарации
- •1.2. Репликация днк
- •1.2.1. Репарация за счет проверки днк-полимеразой
- •1.2.2. Участие корректирующих автономных экзонуклеаз в репликации и репарации днк
- •2. Типы повреждений днк
- •3. Многообразие систем репарации днк
- •4. Прямая репарация днк
- •4.1. Фотореактивация
- •4.2. Репарация о6-алкилированного гуанина
- •4.3. Репарация однонитевых разрывов днк
- •4.4. Репарация ар-сайтов за счет прямой вставки пуринов
- •5. Эксцизионная репарация
- •5.1. Эксцизионная репарация оснований (base excision repair, ber)
- •5.1.1. Многочисленные возможности репарации 8-оксигуанина
- •5.1.2. Роль pcna в эксцизионной репарации оснований
- •5.1.3. Ber, спаренная с репликацией
- •5.2. Эксцизионная репарация неспаренных оснований (mismatch repair, mmr)
- •5.2.1. Функциональные гены-гомологи у про– и эукариот
- •5.3. Эксцизионная репарация нуклеотидов (ner, nucleotide excision repair)
- •5.3.1. Эксцизионная репарация нуклеотидов у эукариот
- •5.3.2.Ner, спаренная с транскрипцией: tcr (transcription coupled repair)
- •5.3.3. Болезни, связанные с нарушением системы ner
- •5.3.3.1. Пигментная ксеродерма (хр)
- •5.3.3.2. Тиотриходистрофия (ttd). Транскрипционная гипотеза
- •5.3.3.3. Синдром Коккейна. (cs)
- •5.3.3.4. Cиндромы повышенной чувствительности к уф-облучению (uvs-s)
- •6. Репарация, связанная с рекомбинацией
- •7. Рекомбинация
- •7.1. Сайт-специфическая рекомбинация
- •7.2. Случайная рекомбинация
- •7.3. Гомологичная рекомбинация
- •7.3.1. Генная конверсия
- •8.1. Низкопроцессивные днк-полимеразы эукариот
- •9. Репарация двунитевых разрывов
- •9.1. Репарация двунитевых разрывов днк путем негомологического воссоединения концов (nhej)
- •9.2. Однонитевой отжиг (ssa, single strand annealing)) по прямым повторам
- •9.3. Репарация путем гомологической рекомбинации (hrr)
- •9.3.1. Роль гистона н2ах в репарации dsBs
- •9.3.2. Механизмы, обеспечивающие стабильность хромосом при наличии повторов и системы гомологической рекомбинации
- •9.3.3. Болезни, связанные с дефектами генов, вовлеченных в репарацию двунитевых разрывов
- •9.3.3.1. Атаксия-телеангиэктазия. Белок атм
- •9.3.3.2. Белки brca1 и brca2
- •9.3.3.3. Геликазы семейства RecQ
- •9.3.3.4. Синдром Блюма
- •9.3.3.5. Синдром Вернера
- •9.3.3.6. Анемия Фанкони
- •10. Защитники генома
- •10.1. Защитники генома. Белок р53
- •10.2. Защитники генома. Роль parp в репарации
- •10.3. Белки, комплементирующие чувствительность клеток грызунов к ионизирующей радиации
- •11. V(d)j рекомбинация
- •12. Перемещение мобильного элемента Sleeping Beauty
- •13. Пострепликативная репарация
- •13.1. Пострепликативная, или рекомбинационная, репарация
- •13.2. Убиквитин и убиквитин-связывающие белки
- •13.3. Rad6-зависимая пострепликативная репарация
- •14. Репарации поврежденных вилок репликации и ресинтез
- •14.1. Модель прохода повреждения с переключением матрицы
- •14.2. Остановка репликации и ресинтез. Привлечение белков репарации
- •15. Современные представления и знания о механизмах активации чекпойнтов и белках, вовлеченных в разные стадии этого процесса
- •15.1. Генеральные концепции и основные игроки
- •15.2. Молекулярные механизмы g1-чекпойнта
- •15.2. Молекулярные механизмы s-чекпойнта
- •15.3. Молекулярные механизмы g2-чекпойнта
- •15.4. Чекпойнты, вызванные повреждениями днк и репарация двунитевых разрывов
- •Заключение
- •Приложения Приложение 1
- •Xpa, xpb, xpc, xpd, xpe, xpf, xpg – пигментная ксеродерма
- •Приложение 2
- •Cписок литературы
5.3.3.4. Cиндромы повышенной чувствительности к уф-облучению (uvs-s)
К настоящему времени известны так же многочисленные, связанные с TCR, синдромы повышенной чувствительности к УФ-облучению (UVS-S), но неясно, какие именно гены и белки отвечают за них. Пациенты с синдромами чувствительности к УФ-излучению (UVS-S) являются чувствительными к солнечному свету, но не имеют никаких неврологических дефектов или дефектов развития. Сравнительные исследования показали, что UVS-S отличаются от пигментной ксеродермы (ХР) и синдрома Коккейна (CS) и не комплементируются с ними. Клетки UVS-S имеют некоторые характеристики, совпадающие с CS, включая нормальную GGR репарацию УФ-фотопродуктов, низкую выживаемость клонов и дефектное восстановление синтеза РНК после УФ-облучения. Эти наблюдения позволили утверждать, что клетки UVS-S, как и клетки больных CS, являются дефектными по системе репарации циклобутановых димеров, спаренной с транскрипцией (TCR). В результате сравнения репарации разных генов в клетках здоровых доноров, CSB и UVS-S, было показано, что гены UVS-S необходимы для TCR пиримидиновых димеров и, вероятно, других массивных ДНК-повреждений. Возможным различием между CSB и UVS-S пациентами является то, что гены, ответственные за возникновение UVS-S не необходимы для TCR повреждений, возникших в результате окисления активными формами кислорода. К тому же обнаружено, что репарация пиримидиновых димеров в обеих нитях была медленнее у пациентов с дефектом системы TCR, чем в нетранскрибируемой нити здоровых доноров. Из-за отсутствия системы TCR комплексы глобальной репарации задерживаются повреждениями в геномных областях вокруг отдельных единиц транскрипции. Это показывает, что наши представления о тонких механизмах TCR пока далеко не полны и этот процесс сложнее, чем нам представлялось ранее.
6. Репарация, связанная с рекомбинацией
В некоторые репарационные процессы кроме репликации – синтеза новой ДНК на месте вырезанного поврежденного участка – вовлечена и рекомбинация. Прежде чем перейти к подробному описанию этих репарационных процессов, остановимся вкратце на самом втором Р ДНК-метаболизма – рекомбинации.
7. Рекомбинация
Генетическая рекомбинация включает несколько связанных между собой процессов, в результате которых в клетках или организмах, где они происходят, создаются новые комбинации элементов – носителей генетической информации. Чаще всего мы говорим о рекомбинации при описании процесса кроссинговера, во время которого рекомбинация между гомологичными хромосомами приводит к интенсивной перетасовке отцовских и материнских генов в ходе мейоза.
Рекомбинация может происходить и в соматических клетках, где она проявляется обычно в виде обменов сестринских хроматид, которые не приводят к изменению генотипа или фенотипа клетки. Это связано с тем, что рекомбинация происходит между взаимно соответствующими парами оснований, так что ни один нуклеотид не добавляется и не удаляется из рекомбинантных хромосом. Также рекомбинация бывает часто вовлечена и в процессы репарации.
Существуют три типа рекомбинации: 1) общая, или гомологическая, 2) сайт-специфическая, 3) случайная, или негомологичная.
Рекомбинация, включающая обмены между гомологичными последовательностями ДНК, называется общей или гомологической рекомбинацией, и именно она будет главным предметом нашего интереса, так как именно гомологическая рекомбинация ДНК вовлечена в различные репаративные процессы. Подробное ее описание будет дано ниже, а пока остановимся кратко на двух других типах рекомбинации, происходящей под контролем ферментов, опознающих специфические последовательности нуклеотидов, присутствующие на одной или двух рекомбинирующих молекулах. С помощью этого типа рекомбинации бактериальные вирусы и мобильные элементы перемещаются по геному.