
- •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.

(фосфодиэстераза отщепляет
фосфодезоксирибозу, и в ДНК остается пробел длиной в один нуклеотид.)
3.Затем фосфодиэстераза отщепляет фосфодезоксирибозу, и в ДНК остается пробел длиной в один нуклеотид.
4.У эукариот этот пробел заполняется ДНК-полимеразой β, которая присоединяет нуклеотид к 3'-ОН группе предыдущего нуклеотида цепи.
У прокариот заполнение пробела осуществляется
ДНК-полимеразой І. При этом, за счет своей 5'-экзонуклеазной
активности, полимераза может разрушать определенный участок с
5'-конца пробела, одновременно продолжая 3'-конец.
5. Фосфодиэфирная связь присоединенного нуклеотида с последующим нуклеотидом цепи восстанавливается лигазой.
У эукариот обнаружен фермент ДНК-инсертаза, способный
непосредственно пришивать к дезоксирибозе основание в соответствии с комплементарной цепью ДНК.


Механизм BER
Эксцизия нуклеотидов NER (nucleotide excision repair)
прокариоты и эукариоты
Этот механизм используется для коррекции «серьезных» повреждений, которые блокируют репликацию (у человека таковыми являются, в частности, тиминовые димеры).
Эксцизионная репарация нуклеотидов - процесс, связанный с вырезанием участка ДНК, содержащего повреждения заметно нарушающие структуру молекулы (такие как модифицированное основание или пиримидиновый (тиминовый) димер), образующиеся под действием УФ облучения.

Последовательность событий:
(инцизия)
(эксцизия)


1.UvrA и UvrB сканируют ДНК и выявляют поврежденные места
2.После выявления поврежденного участка происходит
-АТР-зависимое изменение конформации UvrB,
-изгиб ДНК и
-диссоциация UvrA (освобождение) из комплекса
-UvrB вызывает локальную денатурацию поврежденного участка и
-привлекает UvrC.
3.Комплекс UvrBС вносит однонитевые разрывы с 5’- и 3’- конца от повреждения:
Оба белка (UvrB + UvrС) в составе комплекса приобретают эндонуклеазную активность:
UvrC делает одноцепочечный разрез в поврежденной цепи за несколько нуклеотидов по направлению к 5'-концу от повреждения,
UvrB - разрез с другой стороны от повреждения.
Длина участка между разрезами равна 12 (или 13 в случае для тиминового димера) нуклеотидам.
4.DNA хеликаза UvrD разрушает двойную спираль между двумя разрезами, т.е. удаляет поврежденный участок из дуплекса (+гидролиз АТР) .
5.DNA Pol I (или Pol II) застраивает брешь и лигаза «зашивает» однонитевой разрыв.

Узнавание и связывание |
Внесение |
Удаление поврежденного |
|
разрывов |
фрагмента ДНК и |
|
|
застройка бреши |
UvrA находит повреждения и |
UvrB привлекает UvrC. |
Хеликаза UvrD |
|
UvrBC вносит |
освобождает |
||
размещает в поврежденном участке |
|||
UvrB, который вызывает |
однонитевые разрывы |
вырезанный фрагмент |
|
ДНК |
|||
локальную денатурацию ДНК |
перед повреждением и |
||
после него |
|
||
|
|