
- •РЕПАРАЦИЯ ДНК
- •Видимо, уже на ранних стадиях эволюции ДНК заменила РНК в качестве носителя генетической
- •Репарация (repair) ДНК - один из общих биологических процессов, направленный на исправление ошибок
- •Часто системы репарации работают во время или сразу после репликации.
- •Причины появления повреждений в ДНК
- •Основные типы повреждения ДНК
- •Гидролиз
- •Дезаминирование
- •Чаще всего дезаминируется цитозин (в каждой клетке человека за день происходит около 100
- •Алкилирование
- •Иногда может происходить размыкание пуринового кольца.
- •Главным нарушением, возникающим под действием ультрафиолета, является насыщение двойных связей оснований и образование
- •Типы репарации:
- •Cтратегии коррекции повреждений
- •Очевидным случаем прямой репарации является сшивание
- •О6-meG образует пару с Т
- •Прямое удаление повреждений
- •Происходит необратимое ковалентное присоединение метильной или этильной группы к остатку Cys в активном
- •Лиа́зы — отдельный класс ферментов, катализирующих реакции негидролитического и неокислительного разрыва различных химических
- •Более радикальным и эффективным путем исправления нарушений нуклеотидов является
- •Последовательность событий:
- •Base excision repair (BER)
- •Как работают ДНК-гликозилазы?
- •2. После действия ДНК-N-гликозилаз в ДНК остается
- •(фосфодиэстераза отщепляет
- •3.Затем фосфодиэстераза отщепляет фосфодезоксирибозу, и в ДНК остается пробел длиной в один нуклеотид.
- •Механизм BER
- •Эксцизия нуклеотидов NER (nucleotide excision repair)
- •Последовательность событий:
- •1.UvrA и UvrB сканируют ДНК и выявляют поврежденные места
- •Узнавание и связывание
- •Вывод: эксцизионная репарация всегда использует один принцип: нарушенный участок ДНК удаляется, а затем
- •Последовательность событий:
- •Исправление ошибок репликации ( Мismatch repair )
- •Неспаренные основания ДНК могут возникать в результате трех событий:
- •Система репарации должна каким-то образом отличать друг от друга две цепи одной молекулы
- •В случае нарушений спаривания, возникающих в результате репликации или репарации, новосинтезированная цепь ДНК
- •По бактериальному геному распределены (на среднем расстоянии 256 пар оснований) короткие палиндромные последовательности
- •В бактериальной клетке за репарацию ошибочно спаренных нуклеотидов (мисметчей) отвечает система
- •Dam -зависимая система репарации mutHLSU
- •Как работает dam -зависимая система репарации?
- •У E. coli MutS сканирует ДНК. Ошибки (мисметчи) опознаются в силу того, что
- •-Белки МutН связываются с тетрануклеотидными
- •По логике событий ошибочно включенный нуклеотид должен находиться в новосинтезированной цепи ДНК. Эта
- •В эукариотических клетках также существует система коррекции ошибок репликации
- •Уэукариот механизм распознавания новосинтезированной цепи не известен.
- •2. Mut Y-зависимая система репарации
- •А если не успели все починить а ДНК уже реплицируется?
- •Репликативная машина обычно
- •Обход препятствия посредством смены матричных цепей - продолжение репликации с сохранением ошибки в
- •Репарация без репарации - SOS-репарация –
- •Таким образом,
- •Репарация двунитевых разрывов
- •С рекомбинацией
- •Процесс репарации двунитевых разрывов разделяют на три этапа.
- •Репарация двунитевого разрыва посредством гомологичной рекомбинации
- •Homologous Recombination Repairs ds Breaks
- •Non-Homologous End Joining (Double Strand Breaks)
- •Non-Homologous End Joining (Double Strand Breaks)
- •Таким образом, в процессе соединения происходит потеря нескольких пар оснований.
Чаще всего дезаминируется цитозин (в каждой клетке человека за день происходит около 100 таких событий).
При дезаминировании всех оснований возникают основания, не
характерные для ДНК.
Это обстоятельство позволяет репаративной системе клетки узнавать продукт дезаминирования и удалять его.
Можно утверждать, что именно поэтому в ДНК в отличие от РНК вместо урацила присутствует тимин: урацил неотличим от продукта спонтанного дезаминирования цитозина.

Алкилирование
этилметансульфонат
(EMS)
Многие канцерогены алкилируют, например метилируют, основания ДНК.
Наиболее частые продукты этих реакций – О6 –метилгуанин, 7-метилгуанин, 3-метиладенин.
Воздействие этилметансульфоната вызывает этилирование оснований ДНК – образуются О6 –этилгуанин и О4-этилтимин.
Появление в цепи ДНК О6 –метилгуанина приводит к образованию мутаций, 7-метилгуанин, 3-метиладенин делают еще белее лабильной N-гликозидную связь между основанием и сахаром, т.е. способствуют апуринизации.


Иногда может происходить размыкание пуринового кольца.
Продукт формамидопиримидин представляет затруднение для
репликации.
Гуанин |
формамидопиримидин |

Главным нарушением, возникающим под действием ультрафиолета, является насыщение двойных связей оснований и образование
пиримидиновых димеров из двух соседних пиримидинов цепи ДНК.
Под действием УФ света происходит образование тимидиновых димеров


Типы репарации:
•прямая
•эксцизионная:
BER (Base Excision Repair) - Эксцизионная репарация
азотистых оснований
NER (Nucleotide Excision Repair) - Эксцизионная репарация
нуклеотидов
•репарация ошибочно спаренных нуклеотидов- mismatch repair-
(некомплементарных пар оснований)
•пострепликативная (рекомбинационная)
•SOS-репарация
Cтратегии коррекции повреждений
•Ошибки репликации:
•исправление ошибок ДНК полимеразой (3’-5’ экзонуклеаза),
•репарация неспаренных оснований (mismatch repair)
•Повреждение ДНК эндогенными и экзогенными агентами:
•Прямое удаление повреждений
•Эксцизия оснований (base excision repair) BER (ЭРО)
•Эксцизия нуклеотидов (nucleotide excision repair) NER (ЭРН)
•Рекомбинация и через блоковый синтез особыми
полимеразами (не удаляет ошибок но позволяет продолжить репликацию)

Очевидным случаем прямой репарации является сшивание
одноцепочечного разрыва ДНК лигазой.