-
Sos репарация.
SOS-репарация – один из видов репарации, который осуществляется индуцибельными ферментами. Этот механизм включается для спасения клетки в условиях, когда нарушения ДНК реально угрожают ее жизнеспособности, тем самым:
- снижается скорость репликации, что делает процесс репарации более эффективным;
- блокируется деление клеток;
- индуцируется синтез ряда белков, участвующих в образовании олигонуклеотидов.
Действие SOS-репарации носит кратковременный характер, и примерно через 40-60 мин она переключается на конститутивную репарацию.
-
Световая репарация.
- восстановление жизнеспособности актиномицетов и бактериофага освещением видимым светом после смертельного УФ-облучения. Тиминовыедимеры, возникшие в результате УФ-облучения, под действием видимого света разрушаются, и тимины возвращаются к своей исходной форме.
Димеры образуются между: двумя тиминами; тимином и цитозином; двумя цитозинами; тимином и урацилом; двумя урацилами. Катализирующий фермент - фотолиаза, который соединяется с поврежденной ДНК, разъединяет возникшие в димерах связи и восстанавливает целостность нити ДНК.
-
Эксцизионная репарация.
Поврежденные участки вырезаются из цепи ДНК, а затем образовавшиеся бреши заполняются неповрежденным материалом.
Этапы:
1. повреждение распознается одним или несколькими факторами, связывающимися с местом повреждения;
2.цепь ДНК надрезается ферментом по обе стороны от повреждения (инцизия);
3. разрез ДНК происходит с 3’ и 5’-конца от повреждения, в результате чего удаляется фрагмент ДНК, содержащий поврежденный нуклеотид (эксцизия);
4. новая цепь ДНК достраивается по матрице неповрежденной цепи ДНК-полимеразой, а ДНК-лигаза сшивает вновь синтезированный конец цепи (ресинтез).
Таким образом, обеспечивается непрерывность в ранее поврежденной цепи двухцепочечной молекулы ДНК.
-
Рекомбинативная репарация.
Пострепликативная репарация осуществляется путем рекомбинации (обмена фрагментами) между двумя вновь образованными двойными спиралями ДНК. Примером такой пострепликативной репарации может служить восстановление нормальной структуры ДНК при возникновении тиминовых димеров (Т-Т), когда они не устраняются самопроизвольно под действием видимого света (световая репарация) или в ходе дорепликативной эксцизионной репарации.
I - возникновение тиминового димера в одной из цепей ДНК;
II - образование "бреши" во вновь синтезируемой цепи против измененного участка материнской молекулы после репликации (стрелкой показано последующее заполнение "бреши" участком из соответствующей цепи второй дочерней молекулы ДНК);
III - восстановление целостности дочерней цепи верхней молекулы за счет рекомбинации и в нижней молекуле за счет синтеза на комплементарной цепи
-
Значение репарации.
У клеток в процессе эволюции выработался сложный механизм устранения повреждений, возникающих в ДНК под действием самых разнообразных химических и физических факторов, а также вследствие ошибок при репликации или рекомбинации. И это вполне понятно: большая часть повреждений блокирует передачу генетической информации последующему поколению, а остальные, если их не устранить, сохранятся в геномах потомков и приведут к драматическим изменениям в молекулах белков, а том числе и ферментов, необходимых для поддержания жизнедеятельности клетки. При повреждении определенных звеньев системы репарации клетки становятся особенно уязвимыми для некоторых химических и физических агентов. Например, клетки Е. coli, у которых нарушена система внесения разрывов в ДНК при выщеплении тиминовых димеров, очень чувствительны к УФ-свету. Клетки, неспособные осуществить ту или иную N-гликозилазную реакцию, гораздо больше, чем нормальные, подвержены мутагенному или летальному эффекту алкилирующих агентов или ионизирующей радиации. У клеток Е. coli, дефектных по Pol I, существенно снижена выживаемость при облучении низкими дозами УФ-света.
У человека нарушение репарации приводит к болезням: пигментная ксеродерма, трихотнодистрофия, синдром Блума, синдром Кокейна, синдролм преждевременного старения и др.