РЕПАРАЦИЯ ДНК

Видимо, уже на ранних стадиях эволюции ДНК заменила РНК в качестве носителя генетической информации. Этому событию должны были способствовать бóльшая химическая устойчивость ДНК, связанная с заменой рибозы на дезоксирибозу, и двуцепочечное строение, «скрывающее» целый ряд реакционноспособных группировок.

Но, несмотря на свои «преимущества», ДНК постоянно подвергается

химическим изменениям, как спонтанным, так и индуцируемым мутагенами и даже клеточными метаболитами.

Еще одна обычная причина повреждений ДНК – радиация и ультрафиолетовое (УФ) излучение.

Большинство происходящих с ДНК изменений недопустимы:

они либо приводят к вредным мутациям, либо блокируют репликацию ДНК и вызывают гибель клетки.

Поэтому все клетки имеют специальные системы исправления повреждений, репарации ДНК. Нарушение этих систем губительно. Так у людей, страдающих тяжелым наследственным заболеванием –

пигментной ксеродермой, нарушена репарация УФвых повреждений ДНК. Такие больные не могут бывать на солнце и обычно умирают в раннем возрасте от злокачественных заболеваний.

Репарация (repair) ДНК - один из общих биологических процессов, направленный на исправление ошибок синтеза ДНК при репликации, а также

многочисленных повреждений, возникающих в ДНК вследствие действия

химических и физических факторов.

Ктаким повреждениям относятся различные

-химические модификации азотистых оснований,

-ковалентные сшивки соседних пиримидинов (образование

пиримидиновых, чаще тиминових, димеров) под действием ультрафиолетового излучения,

-одно-и двуцепочечные разрывы под действием ионизирующей радиации

исвободных радикалов и т.д.

Часто системы репарации работают во время или сразу после репликации.

Большинство репарационных процессов предусматривает удаление

поврежденного одноцепочечного участка с последующим синтезом ДНК с помощью ДНК-полимеразы.

Но существуют и процессы, связанные с непосредственным «исправлением» поврежденного элемента за счет прямого действия

определенных ферментов.

Принципы репарации ДНК у различных организмов сходны.

Причины появления повреждений в ДНК

•Ошибки репликации

•Повреждения ДНК эндогенными агентами Гидролиз -

депуринизация (АР-сайт), дезаминирование

• Повреждения ДНК экзогенными агентами облучение (УФ, радиация) –

ковалентные сшивки соседних пиримидинов и разных цепей, одно- и двуцепочечные разрывы повреждение химическими агентами - алкилирование

•Репликация «через повреждения» с использованием полимераз, отличающихся низкой точностью копирования

Основные типы повреждения ДНК

Повреждение одиночных нуклеотидов

Врезультате гидролиза:

-Апуринизация — отщепление азотистых оснований

-Дезаминирование — отщепление аминогруппы от

азотистого основания

Алкилирование азотистых оснований – ковалентные присоединения метильных или этильных групп к атомам О или N.

Разрыв цепи ДНК

Образование поперечных сшивок между основаниями одной цепи или разных цепей ДНК

Гидролиз

ВДНК сравнительно часто и спонтанно происходит

апуринизация и дезаминирование оснований.

Результатом апуринизации является АР-сайт (apurinic-apyrimidinic) – дезоксирибоза, лишенная основания.

Дезаминирование

При дезаминировании гуанин превращается в ксантин,

цитозин - в урацил, аденин – в гипоксантин.

Наиболее вредно дезаминирование цитозина и аденина: обе реакции после репликации приводят к мутациям.