26. Репарация повреждения днк у микроорганизмов (фотореактивация, темновая и рекомбинативная репарации, sos-ответ), молекулярные механизмы репарационных процессов.

Явление репарации жизнеспособности клеток после действия на них рентгеновских и гамма-лучей было открыто в 1949 году в опытах на дрожжах и на бактериях. Репарация – восстановление негативной первичной структуры молекулы ДНК, т.е. исправление повреждений спонтанно, возникающих в процессе репликации и рекомендации, либо вызванных действием внешних факторов. Репарация происходит с помощью набора специфических репаративных ферментов. Дефектность репарации ДНК наблюдается при некоторых наследственных кожных заболеваниях человека и др. Различают 3 основных механизма репарации ДНК: 1) фотореактивация – восстановление молекул ДНК, поврежденных ультрафиолетовыми лучами в результате последующего воздействия на них видимого света. Это самый простой и прямой механизм репарации. Бактериальные клетки содержат фермент фотореактивации – фотолиазу. Субстратом для этого фермента служит пиримидиновые димеры. Фермент находит ДНК и эти димеры прочно связываются с ними. Этот комплекс остаётся стабильным только в темноте. Если клетки перенести на видимый свет, то фермент активируется и разрушается димер на отдельные тимины. При этом восстанавливается нормальная структура ДНК. Вывод: фотореактив может работать как на одно так и на двухнитевой ДНК. 2) темновая репарация (ТР). Системы ТР удаляют димеры тиминов и затем синтезируют новую последовательность ДНК которую заменяют. ТР – многоэтапный процесс, который можно схематично описать след. образом: • узнавание повреждённого участка цепи ДНК. Молекулы эндонуклеазы обследуют молекулу ДНК и узнают повреждение; • надрезание поврежденной ДНК эндонуклеазой. В результате происходит разрав фосфодиэфирных связей. • вырезание повреждённого участка с помощью экзонуклеазы. • синтез навой последовательности которая замещает вырезанное. Заполнение происходит использованием в качестве матрицы неповрежденного участка противоположной цепи ДНК. Обычно встраиваются короткие участки длиной до 30 нуклеотидов при участии ДНК полимеразы 1 • восстановление непрерывных нитей репарируемой цепи происходит с помощью ДНК-лиазы. Вывод: на основании многочисленных исследований сделан вывод о том, что механизм темновой репарации сходи у всех видов живых организмов. 3) рекомбинативная репарация (РР) – способ быстрого восстановления нормальной структуры либо части, либо всех дочерних молекул ДНК. Этапы РР: • при репликации дифектной ДНК фермент ДНК-полимераза останавливается перед димером тимина, а затем перескакивает через этот димер ипродолжает репликацию, оставив за собой брешь в одной из дочерних цепей. • этот пробел(брешь) заполняется в результате рекомбинации со второй дочерней молекулой ДНК которые образовались при репликации. Обмен цепями между молекулами ДНК выполняет белок Rec-А. Возникающий пробел на второй молекуле заполняется ДНК-полимеразой которая считывает комплементарную нить с матричной неповрежденной цепи.•лигаза восстанавливает непрерывные цепи. Т.о. из 1-ой молекулы ДНК образуется 2-ве дочерние молекулы ДНК. Вывод: эта система защиты ДНК характерна для всех клеток. 4) SOS-репарация включается тогда, когда поврежденного ДНК становится столько много, что жизнь клетки становится под угорозой. В этом случае клетка мобилизирует дополнительные ресурсы и спасает свою жизнь путем ошибок. Среди выживших клеток повышается уровень мутирования. Установлено, что репарация происходит в результате SOS-ответа. SOS-репарация протекает медленно на протяжении нескольких часов. Механизм SOS-ответа является обратимым. SOS-система репарации выявляется также у человека и животных.