5. Репликативное метилирование днк.

Добавление метильных групп.

Рестриктазы удаляют чужеродную ДНК.

У прокариот есть dam-метилаза, которая вносит метильную группу в позицию N 6 остатка аденина в последовательности 5’->GATC->3’. Таким образом после репликации молекула ДНК превращается из полностью метилированной в метилированную по 1ой цепи, и клетка может отличить материнскую цепь от дочерней.

!Неметилированная или наполовину метилированная ДНК мутантов dam не реплицируется (в клетке, хотя in vitro служит субстратом)!

У эукариот метилирование идет по цитозину и в основном отвечает за регуляцию. У млекопитающих: цитозин -> 5-метилцитозин в последовательности CpG предотвращает расщепление ДНК в сайте узнавания рестрикционного фермента рестриктазой. реакция катализируется ДНК-метилтрасферазой. Она переносит метильную группу с S-аденилметионина на цитозин, стоящий перед гуанином.

У растений: метилируются тринуклеотиды C-n-G (n - любой нуклеотид)

Функции:

• Контроль эксперсии гена

• Контроль целостности хромосомы

• Контроль прекомбинативных событий

• Защита прости встраивания “паразитных” последовательностей (ретровирусов)

Происходит в первые минуты после репликации (пострепликативно). Эпигенетичекое событие (не меняет последовательность нуклеотидов). Обратимо деметилируется агентами или ферментами.

Является системой распознавания “свой-чужой”. Клетки бактерий способны отличать свой генетический материал от чужого (система метилирования-рекомбинации-рестрикии-модификации). Уничтожение чужеродного генетического материала поддерживает генетическую стабильность вида.

Метилированные участи легче переходят в Z-форму и увеличивают шаг спирали (12 п.н.) и имеют несколько иную кинетику образования крестообразный структур. Увеличивают гидрофобность - часто это решающий фактор взаимодейсвтия белков с соответствующими участками ДНК.

Инактивация гена - белок MeCp2 связывается с метилированной ДНК и включается в белковый комплекс, имитирующий компактизацию хроматина, что не дает фактору транскрипции связываться с промоторной областью, что инактивирует ген.

Инактивация происходит в два этапа:

1. сразу после репликации - метилирование цитозина в фрагментах Оказаки - половина ГЦ-сайтов

2. Метилирование всех ГЦ-сайтов

Дезаминирование 5-метилцитозина может привести к превращению цитозина в тимин. При репликации напротив тимина встанет аденин, что приведет к возникновению мутации.

(дезаминирование неметилированного цитозина превращает его в урацил, и тогда ферменты репарации удаляют урацил из ДНК и вставляют нормальный цитозин)

6. Повреждения днк

Это изменения в молекулярной структуре ДНК, не мутация!

Причины:

• Ошибки репликации

• Повреждения эндогенными агентами (гидролиз, дперинизация, дезаминирование)

• Повреждения экзогенными агентами (облучение, химия)

• Репликация через повреждения (с использованием полимераз с низкой точностью копирования)

Основные повреждения: Депуринизация - остается голый сахар. Исправляет ДНК-инсертаза.

Дезаминирование - например, цитозин становится урацилом

Алкилирование - например, тимин превращается в этилтимин.

Димеризация - под действием УФ соседние тимины сшиваются, и получается дитиминовый мостик. ОНР и ДНР - от ионизирующего излучения 8-оксигуанин (АФК)

Межнитевая сшивка (азотистый иприт) Сшивка ДНК-белок Ошибка спаривания

Коррекция.

Ошибки репликации:

• Исправление ДНК-полимеразой (3`-5`-экзонуклеазная активность)

• репарация неспаренных оснований (mismatch rapair)

Повреждения агентами:

• Прямое удаление повреждений

• Эксцизия оснований

• Эксцизия нуклеотидов

• Пострепликативная репарация

• Рекомбинация и черезблоковый синтез полимеразами (не устраняют ошибку, но позволяют продолжить репликацию - SOS)