ترمیم DNA

اطلاعات کلی

عوامل مخرب DNA

تابش - تشعشع

1. اشعه یونیزان (اشعه گاما، اشعه ایکس)

2. اشعه ماوراء بنفش (به ویژه ~260 نانومتر، در این ناحیه است که حداکثر جذب DNA رخ می دهد)

رادیکال های اکسیژن فعال در طی تنفس طبیعی سلولی در مسیرهای مختلف بیوشیمیایی تشکیل می شوند.
مواد شیمیایی زیست محیطی

بسیاری از هیدروکربن ها

مواد شیمیایی مورد استفاده در شیمی درمانی ضد تومور.

انواع آسیب DNA

1. هر چهار باز در DNA (A، T، C، G) را می توان به صورت کووالانسی در موقعیت های مختلف اصلاح کرد.
شایع ترین آن از دست دادن یک گروه آمینه (دآمیناسیون) است - در این مورد، C به U تبدیل می شود.
ادغام نادرست بازها به دلیل خطا در عملکرد DNA پلیمرازها در طول همانندسازی رخ می دهد.
رایج ترین ادغام اوراسیل به جای تیمین است.
نقض ساختار.
شکستگی می تواند در DNA رخ دهد. شکستگی ها می توانند تک رشته ای باشند یا هر دو رشته DNA شکسته شوند.

تشعشعات یونیزان می تواند یکی از علل شایع چنین پارگی هایی باشد.
یک پیوند کووالانسی می تواند بین بازهای مجاور ایجاد شود و پیوند می تواند بین بازهای مجاور در همان رشته یا بین دو رشته DNA ایجاد شود.
انواع آسیب DNA
تغییر یک پایه
آپورینیزاسیون
جایگزینی C با Y
جایگزینی A با هیپوگزانتین
آلکیلاسیون پایه
درج یا حذف یک نوکلئوتید
تعبیه یک پایه مشابه
تغییر دو پایه
تشکیل دیمرهای تیمین
اتصال متقابل با یک عامل آلکیله کننده دو عملکردی
شکستن زنجیره
تابش یونیزه کننده
تخریب رادیواکتیو عناصر اصلی
پیوندهای متقابل
بین پایه های یک نخ یا دو نخ موازی
بین DNA و مولکول های پروتئین، مانند هیستون ها

تعمیر پایه های آسیب دیده

پایه های آسیب دیده را می توان به روش های مختلفی تعمیر کرد:
ترمیم شیمیایی مستقیم آسیب.

ترمیم برش (ER)، که در آن پایه آسیب دیده برداشته شده و با پایه جدید جایگزین می شود. سه مدل برای ترمیم اکسیزیون وجود دارد که هر کدام از آنزیم‌های خاص خود استفاده می‌کنند.
تعمیر برش پایه (BER).
ترمیم برش نوکلئوتیدی (NER).
تعمیر عدم تطابق (MMR).

تعمیر آسیب مستقیم

شایع ترین علت جهش نقطه ای در انسان افزودن خود به خود گروه متیل است که نوعی آلکیلاسیون است. چنین تغییراتی توسط آنزیم هایی به نام گلیکوزیلازها اصلاح می شود که بدون از بین بردن رشته DNA، خطا را تصحیح می کند.

برخی از داروهای مورد استفاده در شیمی درمانی نیز از طریق آلکیلاسیون به DNA آسیب می رسانند.
مشکل ترمیم این است که با مجموعه ای محدود از آنزیم ها و مکانیسم ها، سلول باید با بسیاری از آسیب های ناشی از طیف گسترده ای از عوامل شیمیایی و فیزیکی مقابله کند.

ترمیم اکسیزیون پایه (BER)

رویدادهای کلیدی اصلی:

1. حذف پایه آسیب دیده (حدود 20000 بار در روز در هر سلول بدن انسان رخ می دهد) DNA گلیکوزیلامین. انسان ها حداقل دارای 8 ژن هستند که دی ان ای گلیکوزیلازهای مختلف را کد می کنند که هر کدام مجموعه متفاوتی از ضایعات پایه را تشخیص می دهند.
2. حذف دئوکسی ریبوفسفات منجر به تشکیل یک فضای خالی در DNA می شود.
3. جایگزینی با نوکلئوتید صحیح. این عملکرد در انسان توسط DNA پلیمراز بتا انجام می شود.
4. بستن شکستن زنجیره. دو آنزیم وجود دارد که هر دو به ATP نیاز دارند.

ترمیم برش نوکلئوتیدی (NER)

NER از جهات مختلفی با BER متفاوت است.
استفاده از سیستم های آنزیمی مختلف
حتی اگر خطا در یک نوکلئوتید باشد، بسیاری از نوکلئوتیدها در ناحیه آسیب به یکباره حذف می شوند.

رویدادهای کلیدی اصلی NER:
1. خسارت توسط یک یا چند عامل مرتبط با محل آسیب تشخیص داده می شود.
2. DNA در محل آسیب باز می شود. این فرآیند شامل
فاکتورهای رونویسی مختلف IIH، TFIIH، (که در طول رونویسی عادی نیز کار می کنند).
3. DNA در انتهای 3 و 5 اینچی آسیب بریده می شود و در نتیجه قطعه DNA حاوی نوکلئوتید آسیب دیده حذف می شود.
4. یک زنجیره DNA جدید با استفاده از الگوی یک زنجیره DNA سالم توسط پلیمرازهای دلتا یا اپسیلون تکمیل می شود.
5. لیگازها انتهای تازه سنتز شده زنجیره را به هم متصل می کنند.

زیرادرما پیگمنتوزوم (XP)
XP یک بیماری ارثی نادر در انسان است که در مواجهه با نور به صورت آسیب پوستی خود را نشان می دهد که در نهایت منجر به ایجاد سرطان پوست و مرگ بیمار می شود.
این بیماری به دلیل جهش در ژن های دخیل در ترمیم NER رخ می دهد. مثلا:
XPA پروتئینی را کد می کند که به محل آسیب متصل می شود و به مونتاژ مجتمع ترمیم کمک می کند.
XPB و XPD که بخشی از فاکتور رونویسی TFIIH هستند. برخی جهش ها در XPB و XPD نیز ممکن است باعث پیری زودرس شوند.
XPF رشته DNA را از انتهای 5 اینچی آسیب بریده است.

XPG زنجیره را از انتهای 3 اینچی قطع می کند.

جبران عدم تطابق (MMR)

تعمیر عدم تطابق پایه های دست نخورده ناهماهنگ را که یک جفت معمولی واتسون-کریک را تشکیل نمی دهند (A T, C G) اصلاح می کند. چنین خطاهایی در حین عملکرد DNA پلیمراز در حین همانندسازی رخ می دهد.
ترمیم عدم تطابق شامل آنزیم هایی است که در ترمیم BER و NER و همچنین آنزیم های تخصصی نقش دارند.
سنتز DNA در طول تعمیر عدم تطابق توسط DNA پلیمرازهای دلتا یا اپسیلون انجام می شود.
سیستم تعمیر عدم تطابق در افزایش دقت نوترکیبی در طول میوز نقش دارد.

ترمیم شکست DNA

پرتوهای یونیزان و برخی مواد شیمیایی می توانند یک یا دو رشته DNA را بشکنند.
شکست های تک رشته ای (SSB)
شکستگی در یکی از رشته های DNA اغلب توسط آنزیم های دخیل در ترمیم BER ترمیم می شود.
شکست های دو رشته ای (DSB)
دو مکانیسم وجود دارد که می تواند شکست های DNA دو رشته ای را از بین ببرد:
اتصال مستقیم انتهای شکسته. این فرآیند نیاز به ویژه دارد
آنزیم هایی که انتهای شکسته را تشخیص داده و به هم متصل می کنند و سپس آنها را به هم می دوزند. اگر DNA شکسته دارای انتهایی باشد و اتصال دو قطعه DNA به طور تصادفی اتفاق بیفتد، به این ترمیم NHEJ می گویند. پروتئین Ku برای NHEJ مورد نیاز است. Ku یک زیر واحد هترودیمری متشکل از دو پروتئین Ku70 و Ku80 است.
خطاهایی که در طول اتصال مستقیم رخ می دهد می تواند باعث جابجایی شود.
لیگاز پلی نوکلئوتیدی- بازسازی شد تک مدار DNA می شکند

نوترکیبی همولوگ

نوترکیبی همولوگ قادر به ترمیم انتهای شکسته کروموزوم ها با استفاده از DNA کروماتید خواهر سالم است که پس از تکثیر کروموزوم موجود است.
ژن های مورد نیاز برای نوترکیبی همولوگ BRCA-1 و BRCA-2 هستند.

تبدیل ژن
اهدا کننده ژن جدید می تواند:
کروموزوم همولوگ (در طول میوز)
کروماتید خواهر (همچنین در طول میوز)
یک ژن تکراری در همان کروموزوم (در طول میتوز)

تصحیح خطاهای ناشی از فعالیت اگزونوکلئاز 3'-5' پلیمراز در حین تکثیر (فقط در پروکاریوت ها) (جهش E. coli mutD-mutator-change - زیر واحد DNA-pol.III)
دایمرهای تیمین، آنزیم فتولیاز ژن-phr (در یوکاریوت های پایین تر)
حذف گروه‌های آلکیل و متیل متصل - O-6-methylguanine transferase (ژن ada) - O-6-methylguanine را حذف می‌کند.
برشی r. پایه ها [E.coli] [انسانی | تشخیص آسیب پروتئین XPA در ارتباط با RPA | f-r transcr درگیر است. TFIIH (فعالیت P52، P34، P44، P62، XPB-XPD-helicase) | ERCC1-XPF، XPG - نوکلئازها، DNA را در دو طرف آسیب برش می دهند. | DNA پلیمراز و کمکی. پروتئین های RFC و PCNA شکاف را پر می کنند]
آر. گلیکوزیلاز بازی نیتروژن دار بازی را حذف می کند.
سایت AP (apurinic, apyrimidinic) | اندونوکلئاز AP ​​شکاف، برش را تشخیص می دهد. 5' DNA
پس از تکرار r. (PRR)
SOS-r. پروتئین ها باهم با DNA پلیمراز، سند. DNA در مقابل آسیب ساخته شده است. DNA

اختصارات
BER - Base Excision Repair

NER - تعمیر نوکلئوتید اکسیزیون
MMR - تعمیر عدم تطابق
NHEJ - پیوستن انتهایی غیر همولوگ

جبران عدم تطابق

در طول فرآیند همانندسازی، در نتیجه خطاهای پلیمراز، نوکلئوتیدهای غیر مکمل می توانند وارد شوند که می تواند منجر به جهش در رشته DNA دختر شود. بازهای جفت نشده توسط آنزیم های ترمیم کننده عدم تطابق شناسایی می شوند و جایگزین نوکلئوتیدهای ناهماهنگ می شوند.

آنزیم های این سیستم نوترکیبی همولوگ و همچنین توقف چرخه سلولی را در پاسخ به آسیب DNA تضمین می کنند.
سیستم ترمیم عدم تطابق E. coli، با استفاده از پروتئین MutHLS، تمام جفت های باز غیر مکمل به جز C-C را شناسایی و ترمیم می کند. علاوه بر این، این سیستم درج‌های کوچکی را در یکی از رشته‌های DNA ناشی از خطاهای همانندسازی که طول آن بیش از چهار نوکلئوتید نیست، ترمیم می‌کند.
به طور معمول، E. coli دارای DNA متیله است سد متیلازتوسط سایت GATC. با این حال، پس از تکمیل تکثیر، رشته DNA دختر برای مدتی بدون متیله باقی می ماند.
این سیستم را می توان با استفاده در شرایط آزمایشگاهی بازسازی کرد
DNA با یک رشته متیله به عنوان سوبسترا، که پروتئین های خالص MutH، MutL، MutS، UvrD (هلیکاز II)، هولوآنزیم DNA پلیمراز III، DNA لیگاز، پروتئین SSB و یکی از اگزونوکلئازها: ExoI، ExoVII یا RecJ به آن اضافه می شود. فرآیند ترمیم با ایجاد یک گسست تک رشته ای در رشته غیر متیله در نزدیکی محل GATC تا حدی متیله و به دنبال آن هیدرولیز رشته DNA و پر کردن شکاف تک رشته ای حاصل آغاز می شود. در این مورد، پروتئین MutS به نوکلئوتیدهای جفت نادرست متصل می شود. پروتئین MutL هیچ فعالیت آنزیمی ندارد، اگرچه با MutS تعامل دارد و برای فعال شدن MutH، یک اندونوکلئاز که شکستگی DNA تک رشته ای را انجام می دهد، ضروری است. بنابراین، کمپلکس MutS-MutL، که در یک سایت DNA با یک نوکلئوتید نادرست مونتاژ شده است، فعالیت اندونوکلئاز (نیکاز) MutH را تحریک می کند. سیستم بدون سلول نیازی به حضور MutH در حضور شکستگی تک رشته ای در بستر DNA ندارد. سیستم تعمیر MutHLS می تواند
از توالی های GATC نیمه متیله که در بالادست و پایین دست ناحیه DNA آسیب دیده قرار دارند استفاده کنید. در همان زمان، در
علاوه بر هلیکاز II، برداشتن یک نوکلئوتید به اشتباه شامل یکی از اگزونوکلئازها است: ExoI (3'-exo)، ExoVII (3'- و 5'-exo) یا RecJ (5'-exo)، بسته به محل سایت GATC در رابطه با نوکلئوتید اصلاح شده. پس از برداشتن نوکلئوتید، شکاف تک رشته ای حاصل توسط هولوآنزیم DNA پلیمراز III در حضور پروتئین SSB و DNA لیگاز پر می شود. باید تاکید کرد که استفاده از پروتئین MutH و Dam methylase برای شناسایی رشته دختری DNA تکثیر شده یک ویژگی منحصر به فرد باکتری های گرم منفی است. باکتری های گرم مثبت رشته های DNA را برای اهداف علامت گذاری متیله نمی کنند. هنگامی که سایت های GATC به طور کامل متیله می شوند، سیستم ترمیم E. coli MutHLS نوکلئوتیدهای ناهماهنگ را در هر دو رشته DNA با کارایی یکسان اصلاح می کند.
E. coli حداقل دو خاص دیگر دارد
مسیرهایی برای ترمیم نوکلئوتیدهای ناهماهنگ سیستم VSP (مسیر تعمیر وصله بسیار کوتاه) جفت های G-T غیر مکمل را تعمیر می کند و آنها را با G-C جایگزین می کند. اعتقاد بر این است که چنین جفت هایی در نتیجه دآمیناسیون 5 متیل سیتوزین در مکان هایی که باقی مانده های C توسط متیلاز Dcm متیله می شوند تشکیل می شوند. با بازده کمتر، همان سیستم جفت های G-U را با G-C جایگزین می کند. یکی دیگر از سیستم های تعمیر وابسته به MutY به طور خاص عواقب آسیب اکسیداتیو به گوانین را از بین می برد. اگر dGTP اکسید شود و 8-oxo-dGTP را تشکیل دهد، پروتئین MutT دومی را می شکافد و از ادغام آن در DNA جلوگیری می کند. اگر با این وجود در مقابل باقیمانده C گنجانده شود، آنگاه Fpg گلیکوزیلاز (MutM) این پایه اصلاح شده را حذف می کند. در صورتی که 8-oxo-G در DNA باقی بماند، در دور بعدی همانندسازی با A جفت می شود و در نتیجه انتقال G-C>T-A می تواند رخ دهد. در این مورد، پروتئین MutY به عنوان یک DNA گلیکوزیلاز عمل می کند، باقی مانده A را از یک جفت نادرست حذف می کند، و به عنوان یک لیاز AP، یک رشته تک رشته ای را معرفی می کند.
شکاف مجاور سایت AP. این توسط فرآیندهایی که قبلاً در بالا در ارتباط با عملکرد سیستم تعمیر BER مورد بحث قرار گرفت دنبال می شود. دنباله ای از واکنش های مربوط به MutY نیز جفت های غیر مکمل A-G و A-C را ترمیم می کند تا جفت های C-G و G-C را تشکیل دهند. ترمیم بازهای نامتناسب در یوکاریوت ها زمانی اتفاق می افتد که
مشارکت مجموعه ای از پروتئین ها مشابه سیستم باکتریایی MutHLS. پروتئین GTBP انسانی همولوگ پروتئین MutS باکتریایی است و در مخمر پروتئین Msh6 نقش مربوطه را ایفا می کند. تشخیص نوکلئوتیدهای ناسازگار در انسان توسط هترودایمر MSH2-GTBP انجام می شود. همولوگ های MutL در سلول های S. cerevisiae پروتئین های MLH1 و PMS2 هستند که به صورت کمپلکس های هترودیمری نیز وجود دارند. جهش در ژن های کد کننده این پروتئین ها در انسان با تشکیل یک فنوتیپ جهش دهنده و ایجاد سرطان روده بزرگ غیر پولیپوز ارثی (سندرم HNPCC) همراه است.

جبران مستقیم

دو مسیر اصلی برای ترمیم پایه های آلکیله وجود دارد: ترمیم برداشتن پایه (BER) و ترمیم برش مستقیم پایه. در BER، DNA گلیکوزیلازها در مرحله اول با تشکیل یک سایت AP و پردازش بعدی آن، بازهای آلکیله سیتوتوکسیک را در DNA می شکافند.در مورد تعمیر مستقیم، دو روش اجرا می شود: ترمیم توسط آلکیل ترانسفرازها یا اکسیداسیون گروه آلکیل، در در هر دو مورد بازسازی پایه های دست نخورده رخ می دهد. اگر ترمیم توسط آلکیل ترانسفرازها اتفاق بیفتد (در پستانداران، فقط O6-alkylguanine از طریق این مسیر ترمیم می شود)، سپس O6-alkylguanine transferase (AGT) یک گروه متیل یا اتیل را از O6-alkylguanine به یکی از باقی مانده های سیستئین خود منتقل می کند. . پروتئینی که در نتیجه فعالیت خود آلکیل شده است غیرفعال می شود، اما می تواند به عنوان تنظیم کننده فعالیت ژن آن و چندین ژن دیگر عمل کند. برخلاف O6-متیلگوانین ترانسفرازهای خودکشی که به طور خاص بسیار جهش زا و سمی هستند.
آسیب O6-methylguanine، AlkB از E. coli و همتایان انسانی آن hABH2 و hABH3، گروه های متیل 1-methyladenine (1-meA) و 3-methylcytosine (3-meC) در DNA را اکسید می کند تا بازهای اصلاح نشده آدنین و سیتوزین را بازسازی کند.

O 6 آلکیلگوانین ترانسفراز

فعالیت ترانسفراز O6-alkylguanine در اکثر ارگانیسم ها یافت می شود و با اثر جهش زایی O6-alkylguanine تداخل می کند. AGT با انتقال یک گروه آلکیل از DNA به یک باقیمانده سیستئین فعال در پروتئین در یک واکنش برگشت ناپذیر، O6-alkylguanine را به گوانین تبدیل می کند.

این افزودن کووالانسی یک گروه آلکیل به باقیمانده سیستئین، آنزیم را غیرفعال می کند. بنابراین، AGT یک آنزیم خودکشی است که پس از یک بار دچار تخریب پروتئولیتیک می شود
واکنش های ترانس آلکیلاسیون مطالعات ساختاری نشان می دهد که مرکز فعال AGT در بخش عمده آنزیم در فاصله ای از محل اتصال به DNA قرار دارد. تصور می‌شود که این آنزیم با مکانیزم «برگرداندن نوکلئوتیدی» کار می‌کند تا پایه سوبسترا و محل فعال نوکلئوفیل AGT را به هم نزدیک کند.

اهمیت AGT در محافظت از پستانداران از اثرات سمی و جهش زا عوامل آلکیله کننده در موش نشان داده شده است. موش‌های تراریختی که بیش از حد AGT را بیان می‌کنند، در پاسخ به عامل متیل‌کننده N-methyl-N-nitrosourea، نرخ شروع تومور به‌طور قابل‌توجهی پایین‌تر از خود نشان دادند، در حالی که موش‌های فاقد AGT نسبت به موش‌های غیرجهش‌یافته، بسیار مستعد شروع تومور و اثرات سمی این عامل بودند. . AGT یک آنزیم مهم در درمان ضد سرطان است زیرا اثرات سیتوتوکسیک کلاس کلرواتیل نیتروزوره (CENU) از عوامل ضد سرطان را تضاد می کند.
BCNU (N,N-bis(2-chloroethyl)N-nitrosourea) یا تموزولوماید. نشان داده شده است که مقدار AGT در تومورها تا حد زیادی تعیین می کند که نتیجه درمان ضد تومور با استفاده از CENU چقدر مطلوب خواهد بود. CENU در ابتدا با گروه O6-کربونیل گوانین واکنش می دهد و ترکیب را تشکیل می دهد 4 که متعاقباً به N 1 , O 6 - اتانوگوانین تبدیل می شود 5 . ترکیب 5 در عرض چند ساعت دوباره در ICL فعال فیزیولوژیکی جمع می شود 6 . AGT با تشکیل تداخل می کند 6 هنگام تعامل با 4 یا 5 ، تجدید گوانین یا تشکیل ترکیب اضافی DNA-پروتئین 8 . تایید تجربی تشکیل ترکیب اضافی به دست آمد 8 ، اما در مقدار بسیار کمی برای توصیف دقیق آن جدا شده است. در طی یک مطالعه بیوشیمیایی این مشکل، N1,O6-ethanoxanthin معرفی شد
9 به عنوان یک آنالوگ پایدار 5 در DNA اتانوکسانتین 9 با AGT واکنش می دهد تا یک ترکیب اضافی DNA-پروتئین پایدار ایجاد کند 7 . این رویکرد اجازه تشکیل یک ترکیب اضافی AGT-DNA با اتصال کووالانسی را داد 10 در مقادیر زیاد، که می تواند برای تعیین ساختار AGT متصل به DNA استفاده شود. تعامل AGT و درمان آلکیله‌کننده منجر به جستجوی مهارکننده‌های AGT شده است که می‌توانند در درمان سرطان همراه با عوامل آلکیله‌کننده استفاده شوند. تا به امروز، بازدارنده‌ها، عمدتاً مشتقات گوانین با جایگزین‌هایی در موقعیت O6 ایجاد شده‌اند. O 6 - بنزیل گوانین 2 مشخص شده است که مهارکننده AGT معمولی است که مولکول های جدید با آن مقایسه می شوند. اثربخشی O 6 -BzG در افزایش سمیت سلولی CENU در مدل های حیوانی نشان داده شده است. عامل محدود کننده این رویکرد درمانی سمیت برای اندام های سالم، تا حدی برای مغز استخوان است. مقداری
هدف گروهی از دانشمندان برای دور زدن این مشکل با تولید یک نوع ATG مقاوم در برابر مهار O 6 -BzG است که می تواند برای محافظت از مغز استخوان با استفاده از انتقال ژن استفاده شود.

اکسیدوردوکتازهای AlkB، hABH2 و hABH3

روش دیگر ترمیم مستقیم بازهای آلکیله، اکسیداسیون گروه آلکیل با بازسازی یک باز نیتروژنی دست نخورده است. آنزیم AlkB در اشرشیاکلی و دو آنالوگ انسانی hABH2 و hABH3 به طور خاص 1-متیل آدنین و 3-متیل سیتوزین را در DNA دمیله می کند. اما بر خلاف AGT، این آنزیم ها دارای ویژگی سوبسترا هستند که به سمت سطح جفت بازهای G:C و A:T هدایت می شود. آسیب به 1-آلکیلادنین
و 3-متیل سیتوزین زمانی تشکیل می شود که آدنین و سیتوزین در یک ساختار تک رشته ای (در حین تکثیر یا رونویسی) باشند و بسترهایی برای AlkB، hABH2 و hABH3 هستند. آنها گروه های متیل 1-متیل آدنین (1-meA) و 3-متیل سیتوزین (3-meC) را در DNA اکسید می کنند تا بازهای نیتروژنی آدنین و سیتوزین را بازسازی کنند. همچنین نشان داده شده است که AlkB در برابر آسیب سمی محافظت می کند - ترکیب اضافی با یک گروه اتیل و تبدیل 1-اتیل آدنین به آدنین در DNA، تولید استالدئید در نتیجه واکنش. به این ترتیب آسیب به اتیلن اکسید جهش زا و سرطان زا که به صورت درون زا در طی متابولیسم اتیلن تشکیل می شود و همچنین به عنوان ماده ضدعفونی کننده برای استریلیزاسیون به طور گسترده ای استفاده می شود، ترمیم می شود. ترکیبات افزایشی هیدروکسی اتیل تولید شده توسط اکسید اتیلن در DNA سلول یافت می شود. سایر اپوکسیدهای آلکیله کننده کوچک نیز به مقدار زیاد در تولید مواد شیمیایی استفاده می شوند. نشان داده شده است که AlkB اثرات سمی عوامل مخرب DNA مولد هیدروکسی اتیلن را کاهش می دهد.
ترکیبات افزایشی پروپیل و هیدروکسی پروپیل. AlkB تری فسفات های آلکیله را با 1-me-dATP به طور فعال اما ناکارآمد ترمیم می کند. پیشنهاد شده است که این توانایی ممکن است سطح اختلاط تری فسفات های آلکیله را در طول سنتز DNA کاهش دهد. علاوه بر این، قطعه کلنو از DNA پلیمراز I در E. coli می تواند از 1-me-dATP به عنوان پیش ساز برای سنتز DNA در شرایط آزمایشگاهی استفاده کند. آنزیم‌های انسانی hABH2 و hABH3 همچنین باقی‌مانده‌های 1-متیل آدنین را در پلی (dA) دمتیل می‌کنند، اما روی بسترهای کوتاه بی‌اثر بودند. بنابراین، hABH3 فعالیت بسیار پایینی بر روی تریمر d (Tp1-meApT) داشت، در حالی که هیچ فعالیتی برای hABH2 مشاهده نشد.

AlkB و همتایان انسانی آن بخشی از ابرخانواده دی اکسیژنازها وابسته به β-کتوگلوتارات/Fe(II) هستند و فرآیند ترمیم شامل ترکیبی از دکربوکسیلاسیون β-کتوگلوتارات و دی متیلاسیون اکسیداتیو پایه آسیب دیده است. ضایعات 1-meA و 3-meC عمدتاً در DNA تک رشته ای و احتمالاً تشکیل می شوند.
در چنگال همانندسازی و در ژن‌های رونویسی‌شده فعال رخ می‌دهند، جایی که می‌توانند DNA و RNA پلیمرازها را مسدود کنند. در واقع، AlkB، hABH2 و hABH3 این ضایعات را در DNA تک رشته ای ترمیم می کنند، اما ترمیم روی الیگونوکلئوتیدهایی که پس از آلکیلاسیون به رشته مکمل آنیل شده اند نیز رخ می دهد. کارایی ترمیم 1-متیل آدنین توسط AlkB به ساختار پلی نوکلئوتیدی بستگی ندارد، اما وجود یک گروه نوکلئوتیدی 5 اینچ فسفات مورد نیاز است. علاوه بر این، ضایعات حاوی بار مثبت (ریبونوکلئوزیدهای 1-meA و 3-meC به ترتیب دارای pKa = 9.3 و 9.6 هستند) بهتر از پایه های بدون بار (1-meG و 3-meT) ترمیم شدند. با این حال، از آنجایی که 1-meG (و به میزان کمتر 3-meT) توسط AlkB تعمیر شد، بار مثبت رسمی پایه شرط لازم برای عملکرد AlkB نیست. از این دیدگاه.
مشخص نیست که آیا این نتیجه به دلیل بازهای با بار مثبت است که از طریق برهمکنش های الکترواستاتیکی با AlkB بهتر شناخته می شوند یا اینکه آیا بازهای دارای بار مثبت به سادگی DNA را به گروه ترک بهتری پس از هیدروکسیلاسیون گروه متیل تبدیل می کنند.

اختصارات:

• AGT - آلکیل گوانین ترانسفراز
• BER - تعمیر اکسیزیون پایه
• DNA - اسید دئوکسی ریبونوکلئیک
• RNA - اسید ریبونوکلئیک
• BCNU - N,N-bis(2-chloroethyl)N-nitrosourea
• CENU - کلرواتیل نیتروزوره
• O 6 -BzG - O 6 -بنزیلگوانین
• 1-meA - 1-متیل آدنین
• 1-meG - 1-methylguanine
• 3-meC - 3-methylcytosine
• 3-meT - 3-متیل تیمین

ادبیات:

» Orlando D. Scharer (2003) Angew. شیمی. بین المللی اد. 42، 2946-2974
جیمز سی. دلانی و جان ام اسیگمن جهش زایی، سمیت ژنی، و ترمیم 1-متیل آدنین، 3-آلکیل سیتوزین ها، 1-متیل گوانین و 3-متیل تیمین در alkB Escherichia coli
» Pertti Koivisto، Tod Duncan، Tomas Lindahl، و Barbara Sedgwick حداقل سوبسترای متیله و محدوده بستر گسترده ای از پروتئین اشریشیا کلی AlkB، یک 1-متیل آدنین-DNA دی اکسیژناز*
» دانکن، تی، ترویک، اس سی، کویویستو، پی، بیتس، پی. Natl. آکادمی علمی ایالات متحده آمریکا 99، 16660-16665. 5. Aas, P. A., Otterlei, M., Falnes, P. O., Vagbo, C. B., Skorpen, F., Akbari, M., Sundheim, O., Bjoras, M., Slupphaug, G., Seeberg, E., et. al. (2003) طبیعت 421، 859-863.
Hollis, T., Lau, A., and Ellenberger, T. (2000) Mutat. Res. 460، 201-210
دانیلز، دی اس. و تاینر، جی ای. (2000) موتات. Res. 460، 151-163
Trewick, S. C., Henshaw, T. F., Hausinger, R. P., Lindahl, T., and Sedgwick, B. (2002) Nature 419, 174-178
» Falnes, P. O., Johansen, R. F., and Seeberg, E. (2002) Nature 419, 178-181
» دانکن، تی، ترویک، اس سی، کویویستو، پی، بیتس، پی. Natl. آکادمی علمی USA 99, 16660-16665
Aas, P. A., Otterlei, M., Falnes, P. O., Vagbo, C. B., Skorpen, F., Akbari, M., Sundheim, O., Bjoras, M., Slupphaug, G., Seeberg, E., and Krokan , H. E. (2003) Nature 421, 859-863
» Aravind, L., and Koonin, E. V. (2001) Genome Biology 2, 0007.1-0007.8
Bodell, W. J., and Singer, B. (1979) Biochemistry 18, 2860-2863
Boiteux, S., and Laval, J. (1982) Biochimie (پاریس) 64, 637-641
» Larson, K., Sahm, J., Shenkar, R., and Strauss, B. (1985) Mutat. Res. 150، 77-84
» دینگلی، اس.، ترویک، اس. سی.، لیندال، تی، و سدویک، بی. (2000) Genes Dev. 14، 2097-2105

ترمیم شکست DNA

فتو فعال سازی

جذب انرژی اشعه ماوراء بنفش توسط مولکول های DNA منجر به تشکیل انواع آسیب می شود. اگرچه شکستگی های تک و دو رشته ای و پیوندهای متقابل پروتئین DNA ممکن است رخ دهد، اکثر آسیب های ناشی از اشعه ماوراء بنفش به دلیل اصلاح پایه های نیتروژنی، با تشکیل دایمرهای سیکلوبوتان پیریمیدین (CPD) و محصولات فوتو پیریمیدین-پیریمیدون است (6). -4PP) متداول ترین نوع آسیب نوری است.

دایمرهای پیریمیدین هم بازدارنده تکثیر و هم رونویسی هستند که در صورت عدم ترمیم چنین آسیبی، رشد را کند کرده و منجر به جهش زایی در طی تکثیر DNA می شود.

برای حذف آسیب DNA ناشی از نور، بسیاری از ارگانیسم ها از آنزیم هایی استفاده می کنند که به طور خاص به CPD (CPD photolyase) یا 6-4PP (6-4PP photolyase) متصل می شوند و این آسیب ها را اصلاح می کنند. فتولیازهای CPD در باکتری‌ها، قارچ‌ها، گیاهان، بی‌مهرگان و بسیاری از مهره‌داران یافت می‌شوند؛ فتولیازهای 6-4PP تاکنون فقط در مگس سرکه، کرم‌های ابریشم، Xenopus laevis و مار زنگی یافت می‌شوند، اما در اشریشیا کلی یا مخمر وجود ندارد. فتولیازها در انسان شناسایی نشده است. فتولیازها حاوی FAD به عنوان یک کوفاکتور کاتالیزوری و یک کروموفور اضافی به عنوان یک آنتن برداشت کننده نور هستند.

کروموفورهای اضافی یا 5،10-متنیل تتراهیدروفولات (MTHF) یا 8-هیدروکسی-5-دازوریبوفلاوین (8-HDF)، با حداکثر جذب به ترتیب در طول موج های 380 و 440 نانومتر هستند. ساختارهای کریستالی فتولیازهای CPD از E. coli و Anacystis nidulans نشان می دهد که برای اتصال به DNA، آنزیم ها دایمر پیریمیدین را از دوبلکس به چاهی حاوی کوفاکتور کاتالیزوری می چرخانند. سپس حلقه سیکلوبوتان با انتقال الکترون ناشی از نور شکافته می شود. فتولیازهای CPD به طور انتخابی CPD ها را شناسایی می کنند، مشابه پروتئین های متصل شونده به DNA. نور سفید یا اشعه ماوراء بنفش B باعث بیان فتولیازهای CPD می شود. بر خلاف فتولیازهای CPD، فتولیازهای 6-4PP به طور پایدار بیان می شوند و توسط نور سفید یا اشعه UV-B تنظیم نمی شوند.

نمایش شماتیک فعال سازی نوری در کروماتین. اکتامرهای گیتون آبی، DNA سیاه است. فوتولیز به دیمرهای پیریمیدین سیکلوبوتان (CPDs) متصل می شود، دایمر پیریمیدین را می چرخاند و پیریمیدین های بومی را در یک واکنش وابسته به نور بازسازی می کند. Photolyase ترجیحا CPD ها را در DNA پیوندی ترمیم می کند. ترمیم در نوکلئوزوم ها کند است و احتمالاً توسط خواص دینامیکی نوکلئوزوم ها که آسیب DNA را به ناحیه پیوند دهنده DNA منتقل می کند تسهیل می شود.

دسته ای از فتولیازهای اختصاصی CDP از میکروارگانیسم ها، که به عنوان فتولیازهای کلاس I تعریف می شوند، اولین عضو مشخص شده از خانواده فتولیازها بود. اخیراً یک کلاس نزدیک از 6-4 فتولیازهای اختصاصی فتوتولایز کشف شده است؛ اعضای این خانواده در Drosophila melanogaster، Xenopus laevis و Arabidopsis thaliana یافت شده اند. کریپتوکروم ها، که گیرنده های نوری برای بخش بنفش طیف نور موجود در گیاهان و سایر موجودات هستند، نیز با فتولیازهای کلاس I مرتبط هستند.

خانواده‌ای از فتولیازهای CPD که فاصله بیشتری دارند، به نام فتولیازهای کلاس II، در تعدادی از گونه‌ها، از جمله حیوانات، آرکی‌باکتریوم، یوباکتریوم و گیاهان بالاتر شناسایی شده‌اند. نشان داده شده است که همه فتولیازهای مشخص شده حاوی FAD کاهش یافته هستند و اکثر آنها حاوی کروموفورهای ثانویه بسته به گونه، از MTHF یا 8-HDF هستند. یک مکانیسم واکنش مشابه برای هر دو دسته فتولیازهای CPD پیشنهاد شده است. کروموفور MTHF یا 8-HDF مانند آنتنی است که نور بنفش را جذب می کند و از انرژی جذب شده برای بازسازی FADH- استفاده می کند.

ترکیب کوفاکتور فتولیاز گیاهی به طور کامل شناخته نشده است، اگرچه اخیراً نشان داده شده است که فتولیازهای CPD از Arabidopsis که فقط حاوی FADH هستند دارای فعالیت آنزیمی هستند.

ادبیات:

فریتز توما، نور و تاریکی در ترمیم کروماتین: ترمیم ضایعات DNA ناشی از اشعه ماوراء بنفش توسط ترمیم برش فتولیاز و نوکلئوتید، Institut fur Zellbiologie، ETH-Zurich، Honggerberg، CH-8093 زوریخ، سوئیس
» خصوصیات آنزیم های فتولیاز آرابیدوپسیس و تجزیه و تحلیل نقش آنها در حفاظت از اشعه ماوراء بنفش-B، Wanda M. Waterworth 1، Qing Jiang، Christopher E. West، M. Nikaido و Clifford M. Bray

تاریخچه کشف

آسیب DNA تک رشته ای و دو رشته ای

مطالعه ترمیم با کار A. Kelner (ایالات متحده آمریکا) آغاز شد، که پدیده فعال سازی نوری (PR) را کشف کرد - کاهش آسیب به اشیاء بیولوژیکی ناشی از اشعه ماوراء بنفش (UV) با قرار گرفتن در معرض نور مرئی درخشان ( ترمیم سبک).

ترمیم اکسیزیون

ترمیم پس از تکثیر در سلول ها کشف شد E.Coli، قادر به جدا کردن دایمرهای تیمین نیست. این تنها نوع تعمیر است که مرحله تشخیص آسیب ندارد.

یادداشت

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «تعمیر DNA» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

ترمیم نقایص DNA ناشی از جهش یا نوترکیب. توسط سیستمی از آنزیم های ترمیمی انجام می شود که برخی از آنها محل آسیب را ایجاد می کنند، برخی دیگر آن را "بریده می کنند"، برخی دیگر مناطق آسیب دیده را سنتز می کنند و برخی دیگر... ... فرهنگ لغت میکروبیولوژی

ترمیم DNA- تصحیح "خطاها" در ساختار اولیه DNA در نتیجه عمل آنزیم های ترمیم کننده خاص ... فرهنگ لغت مختصر اصطلاحات بیوشیمیایی

ترمیم DNA- - مباحث بیوتکنولوژی EN تعمیر DNA ... راهنمای مترجم فنی

ترمیم DNA- وضعیت DNR بازسازی شده است. atitikmenys: انگلیسی. روس ترمیم DNA ترمیم DNA ... Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

ترمیم DNA- بازیابی ساختار اصلی در مولکول DNA، یعنی. توالی نوکلئوتیدی صحیح ... اصطلاحات و تعاریف مورد استفاده در اصلاح نژاد، ژنتیک و تولید مثل حیوانات مزرعه

ترمیم DNA- * ترمیم DNA * تعمیر DNA تصحیح آنزیمی خطاها در توالی نوکلئوتیدی یک مولکول DNA. مکانیسم های DNA p. محافظت از اطلاعات ژنتیکی بدن در برابر آسیب های ناشی از جهش زاهای محیطی (مانند اشعه ماوراء بنفش،... ...

DNA پلیمراز وابسته به DNA DNA پلیمراز- DNA پلیمراز وابسته به DNA، DNA پلیمراز * DNA پلیمراز وابسته به DNA، DNA پلیمراز * DNA پلیمراز وابسته به DNA یا DNA پلیمراز آنزیمی که پلیمریزاسیون (نگاه کنید به) تری فسفات های دئوکسی ریبونوکلئوزید را به پلیمر کاتالیز می کند... ... ژنتیک فرهنگ لغت دایره المعارفی

- (از Late Lat. reparatio restoration)، مشخصه تمام سلول های موجودات زنده، بازسازی ساختار اصلی DNA (بومی) در صورت نقض آن. آسیب به ساختار DNA می تواند منجر به مسدود کردن تکثیر DNA شود (کشنده... ... دایره المعارف شیمی

ترمیم: ترمیم DNA توانایی سلول ها برای ترمیم آسیب های شیمیایی و شکستگی در مولکول های DNA است. جبران خسارت نوعی مسئولیت مالی یک موضوع حقوق بین الملل در قبال خسارات ناشی از یک ... ... ویکی پدیا

سیستمی برای شناسایی و ترمیم درج‌ها، حذف‌ها و جفت‌های نادرست نوکلئوتیدها که در طی فرآیند همانندسازی و نوترکیب DNA و همچنین در نتیجه انواع خاصی از آسیب DNA رخ می‌دهد. ویکیپدیا

کتاب ها

• متیلاسیون DNA در گیاهان مکانیسم ها و نقش بیولوژیکی، B. F. Vanyushin. این مطالعه توسط یکی از پیشگامان و رهبران مشهور جهان در مطالعه متیلاسیون DNA در موجودات مختلف، وضعیت کنونی مشکل عمومی بیولوژیکی را به تفصیل بیان می کند.

در طول بیوسنتز طبیعی DNA در سلول یا در نتیجه قرار گرفتن در معرض معرف های فیزیکی یا شیمیایی آسیب دیده است. توسط سیستم های آنزیمی خاص سلول انجام می شود. تعدادی از بیماری های ارثی (به عنوان مثال، خشکی پوست) با اختلالات سیستم ترمیم مرتبط است.

تاریخچه کشف

مطالعه ترمیم با کار آلبرت کلنر (ایالات متحده آمریکا) آغاز شد، که در سال 1948 پدیده فعال سازی نوری را کشف کرد - کاهش آسیب به اشیاء بیولوژیکی ناشی از اشعه ماوراء بنفش (UV) پس از قرار گرفتن در معرض نور مرئی درخشان. ترمیم سبک).

R. Setlow، K. Rupert (ایالات متحده آمریکا) و دیگران به زودی ثابت کردند که فعال سازی نوری یک فرآیند فتوشیمیایی است که با مشارکت یک آنزیم خاص رخ می دهد و منجر به شکافتن دیمرهای تیمین تشکیل شده در DNA در طول جذب کوانتوم UV می شود.

بعدها، هنگام مطالعه کنترل ژنتیکی حساسیت باکتری ها به نور UV و تابش یونیزان، کشف شد. تعمیر تاریکی- توانایی سلول ها برای از بین بردن آسیب DNA بدون مشارکت نور مرئی. مکانیسم ترمیم تاریک سلول های باکتریایی تابش شده با نور UV توسط A. P. Howard-Flanders پیش بینی شد و به طور تجربی در سال 1964 توسط F. Hanawalt و D. Petitjohn (ایالات متحده آمریکا) تأیید شد. نشان داده شده است که در باکتری ها، پس از تابش، بخش های DNA آسیب دیده با نوکلئوتیدهای تغییر یافته بریده شده و DNA در شکاف های حاصل دوباره سنتز می شود.

سیستم های ترمیم نه تنها در میکروارگانیسم ها، بلکه در سلول های حیوانی و انسانی نیز وجود دارد که در آنها در کشت بافت مورد مطالعه قرار می گیرند. یک بیماری ارثی شناخته شده در انسان وجود دارد - xeroderma pigmentosum، که در آن ترمیم مختل می شود.

منابع آسیب DNA

انواع اصلی آسیب DNA

ساختار سیستم جبران خسارت

هر سیستم تعمیر شامل اجزای زیر است:

• DNA هلیکاز آنزیمی است که مکان های تغییر یافته شیمیایی را در یک زنجیره "تشخیص" می کند و زنجیره را نزدیک به آسیب می شکند.
• DNase (دئوکسی ریبونوکلئاز) آنزیمی است که 1 زنجیره DNA (توالی نوکلئوتیدی) را در یک پیوند فسفودی استر "برش" می دهد و بخش آسیب دیده را از بین می برد: اگزونوکلئاز روی نوکلئوتیدهای انتهایی 3 یا 5 کار می کند، اندونوکلئاز - روی نوکلئوتیدهایی غیر از موارد پایانی.
• DNA پلیمراز آنزیمی است که بخش مربوطه از زنجیره DNA را سنتز می کند تا جایگزین بخش حذف شده شود.
• DNA لیگاز آنزیمی است که آخرین پیوند یک زنجیره پلیمری را می بندد و در نتیجه تداوم آن را بازیابی می کند.

انواع جبران خسارت

جبران مستقیم

ترمیم مستقیم ساده ترین راه برای از بین بردن آسیب در DNA است که معمولاً شامل آنزیم های خاصی است که می توانند به سرعت (معمولاً در یک مرحله) آسیب مربوطه را از بین ببرند و ساختار اصلی نوکلئوتیدها را بازیابی کنند. به عنوان مثال، این مورد در مورد متیل ترانسفراز O6-methylguanine-DNA است که یک گروه متیل را از یک پایه نیتروژنی بر روی یکی از باقی مانده های سیستئین خود حذف می کند.

ترمیم اکسیزیون

ترمیم برش (eng. excision - cutting) شامل حذف بازهای نیتروژنی آسیب دیده از DNA و بازسازی متعاقب آن ساختار طبیعی مولکول در امتداد زنجیره مکمل است. سیستم آنزیمی یک توالی تک رشته ای کوتاه از DNA دو رشته ای حاوی بازهای ناهماهنگ یا آسیب دیده را حذف می کند و با سنتز یک توالی مکمل رشته باقیمانده جایگزین آنها می شود.

ترمیم اکسیزیون رایج ترین روش برای ترمیم بازهای DNA اصلاح شده است. این بر اساس تشخیص یک باز اصلاح شده توسط گلیکوزیلازهای مختلف است که پیوند N-گلیکوزیدی این پایه را با ستون فقرات قند فسفات مولکول DNA می شکند. در عین حال، گلیکوزیلازهایی وجود دارند که به طور خاص وجود برخی بازهای اصلاح شده در DNA (هیدروکسی متیلوراسیل، هیپوگزانتین، 5-متیلوراسیل، 3-متیل آدنین، 7-متیل گوانین و غیره) را تشخیص می دهند. برای بسیاری از گلیکوزیلازها، پلی مورفیسم مرتبط با جایگزینی یکی از نوکلئوتیدها در توالی کد کننده ژن اکنون شرح داده شده است. تعدادی از ایزوفرم های این آنزیم ها با افزایش خطر ابتلا به سرطان مرتبط هستند [چن، 2003].

پایداری بالای DNA نه تنها با حفظ ساختار آن و دقت بالای همانند سازی، بلکه با وجود سیستم های ویژه در سلول های همه موجودات زنده تضمین می شود. غرامت، از بین بردن آسیب DNA که در آن رخ می دهد.

اثر مواد شیمیایی مختلف، پرتوهای یونیزان و اشعه ماوراء بنفش می تواند باعث آسیب های زیر به ساختار DNA شود:

· آسیب به بازهای منفرد (دآمیناسیون منجر به تبدیل سیتوزین به اوراسیل، آدنین به هیپوگزانتین، آلکیلاسیون بازها، گنجاندن آنالوگ های باز، درج و حذف نوکلئوتیدها).

· آسیب به جفت پایه (تشکیل دیمرهای تیمین).

· قطع شدن مدار (تک و دوتایی)؛

· ایجاد پیوندهای عرضی بین بازها و همچنین پیوندهای متقابل DNA-پروتئین.

برخی از این اختلالات می توانند به صورت خود به خود رخ دهند، به عنوان مثال. بدون دخالت عوامل مخرب

هر نوع آسیب منجر به اختلال در ساختار ثانویه DNA می شود که باعث مسدود شدن جزئی یا کامل همانندسازی می شود. چنین اختلالات ساختاری به عنوان اهدافی برای سیستم های تعمیر عمل می کنند. فرآیند بازیابی ساختار DNA مبتنی بر این واقعیت است که اطلاعات ژنتیکی در DNA در دو نسخه - یکی در هر رشته از مارپیچ دوگانه - نشان داده شده است. به لطف این، آسیب در یکی از زنجیره ها می تواند توسط یک آنزیم ترمیم کننده از بین برود و این بخش از زنجیره به دلیل اطلاعات موجود در زنجیره سالم به شکل طبیعی خود دوباره سنتز می شود.

در حال حاضر، سه مکانیسم اصلی ترمیم DNA شناسایی شده است: فعال سازی نوری، برداشتن و ترمیم پس از تکرار. به دو نوع آخر ترمیم تیره نیز گفته می شود.

فتو فعال سازیشامل هضم توسط یک آنزیم است فتولیازدایمرهای تیمین که تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش در DNA ظاهر می شوند، توسط نور مرئی فعال می شوند.

برداشتنترمیم شامل تشخیص آسیب DNA، برداشتن ناحیه آسیب دیده، سنتز مجدد DNA با استفاده از الگوی زنجیره دست نخورده، بازگرداندن تداوم زنجیره DNA است. این روش همچنین به نام ترمیم با نوع برش-جایگزینی، یا به طور مجازی تر، مکانیسم "برش-پچ" نامیده می شود. ترمیم اکسیزیون یک فرآیند چند مرحله ای است و شامل موارد زیر است:

1) "شناخت" آسیب؛

2) برش یک رشته DNA در نزدیکی آسیب (برش).

3) برداشتن ناحیه آسیب دیده (برش).

4) سنتز مجدد DNA در محل سایت حذف شده.

5) بازیابی تداوم زنجیره ترمیم شده به دلیل تشکیل پیوندهای فسفودی استری بین نوکلئوتیدها
(شکل 6.2)

برنج. 6.2 طرح تعمیر اکسیزیون

جبران خسارت با الحاق آغاز می شود DNA-N-گلیکوزیلازهابه پایه آسیب دیده DNA N-گلیکوزیلازهای زیادی برای بازهای تغییر یافته مختلف وجود دارد. آنزیم ها پیوند N-گلیکوزیدی بین باز اصلاح شده و دئوکسی ریبوز را به صورت هیدرولیتیکی می شکافند، این منجر به تشکیل یک سایت AP (apurinic-apyrimidinic) در رشته DNA (مرحله اول) می شود. تعمیر سایت AP فقط با مشارکت انجام می شود DNA insertases، که طبق قانون مکمل به دئوکسی ریبوز پایه اضافه می کند. در این حالت نیازی به بریدن رشته DNA، برداشتن نوکلئوتید نادرست و ترمیم شکستگی نیست. برای آسیب های پیچیده تر به ساختار DNA، مشارکت کل مجموعه آنزیم های درگیر در ترمیم ضروری است (شکل 6.2). اندونوکلئاز APمحل AP را می شناسد و رشته DNA نزدیک آن را برش می دهد (مرحله II). به محض اینکه یک وقفه در مدار رخ دهد، اگزونوکلئاز AP، که قطعه DNA حاوی خطا را حذف می کند (مرحله III). DNA پلیمراز بشکافی را که بر اساس اصل مکمل بودن (مرحله چهارم) بوجود آمده را پر می کند. DNA لیگازانتهای 3 ¢ قطعه تازه سنتز شده را به زنجیره اصلی متصل می کند و تعمیر آسیب را کامل می کند (مرحله V).

پس از تکرارترمیم در مواردی فعال می شود که ترمیم برش نمی تواند با از بین بردن تمام آسیب های DNA قبل از تکرار آن مقابله کند. در این حالت، تولید مثل مولکول‌های آسیب‌دیده منجر به ظهور DNA با شکاف‌های تک رشته‌ای می‌شود و ساختار بومی در طی نوترکیبی بازسازی می‌شود.

نقایص مادرزادی سیستم ترمیم عامل بیماری های ارثی مانند خشکی پیگمنتوزوم، آتاکسی-تلانژکتازی، تریکوتیودیستروفی، پروگریا است.

ترمیم DNA

سیستم های ترمیم

2 ترمیم اکسیزیون نمونه ها و انواع

3 تعمیر خطاهای همانندسازی DNA

4 ترمیم نوترکیب (پس از تکرار) در باکتری ها

5 جبران SOS

سیستم های ترمیم DNA در تکامل از باکتری به انسان کاملا محافظه کار هستند و بیشتر در E. coli مورد مطالعه قرار گرفته اند.

دو نوع جبران شناخته شده است:مستقیم و برشی

جبران مستقیم

ترمیم مستقیم ساده ترین راه برای از بین بردن آسیب در DNA است که معمولاً شامل آنزیم های خاصی است که می توانند به سرعت (معمولاً در یک مرحله) آسیب مربوطه را از بین ببرند و ساختار اصلی نوکلئوتیدها را بازیابی کنند.

1. این کار می کند، برای مثال،O6-متیل گوانین DNA متیل ترانسفراز

(آنزیم خودکشی)، که یک گروه متیل را از یک پایه نیتروژنی به یکی از باقی مانده های سیستئین خود می برد.

در E.coli می توان تا 100 مولکول از این پروتئین را در 1 دقیقه سنتز کرد. پروتئینی مشابه عملکرد یوکاریوت های بالاتر ظاهرا نقش مهمی در محافظت در برابر سرطان ناشی از عوامل آلکیله کننده داخلی و خارجی دارد.

DNA اینسرتاز

2. DNA insertases

فتولیاز

3. دایمرهای تیمین توسط "ناپیوند" هستند جبران مستقیمستاره دارفتولیاز، تبدیل فتوشیمیایی مربوطه را انجام می دهد. DNA فتولیازها گروهی از آنزیم های فعال شده با نور با طول موج 300 تا 600 نانومتر (ناحیه مرئی) هستند که مرکز حساس به نور خاصی در ساختار خود دارند.

آنها در طبیعت گسترده هستند و در باکتری ها، مخمرها، حشرات، خزندگان، دوزیستان و انسان یافت می شوند. این آنزیم ها به انواع کوفاکتورها (FADH، اسید تتراهیدروفولیک و غیره) نیاز دارند که در فعال سازی فتوشیمیایی آنزیم نقش دارند. E. coli photolyase پروتئینی با وزن مولکولی 35 کیلو دالتون است که به شدت با الیگوریبونوکلئوتید 10-15 نوکلئوتید طول داردبرای فعالیت آنزیم ضروری است.

نمونه هایی از جبران خسارت مستقیم

1. پایه متیله O 6-mG دی متیل شده توسط آنزیم متیل ترانسفرازO6-متیل گوانین DNA متیل ترانسفراز (آنزیم خودکشی)، که یک گروه متیل را به یکی از باقی مانده های آن منتقل می کند

سیستئین

2. محل های AP را می توان با وارد کردن مستقیم پورین ها با مشارکت آنزیم هایی به نام ترمیم کردDNA insertases(از درج انگلیسی - درج).

نمودار نمونه ای از ترمیم آسیب مستقیم در DNA - باز متیله O6- mGتوسط آنزیم متیل ترانسفراز که یک گروه متیل را به یکی از باقی مانده های اسید آمینه سیستئین آن منتقل می کند، دی متیل می شود.

3. فتولیاز به دایمر تیمین می چسبد و پس از تابش این مجموعه با نور مرئی (300-600 نانومتر)، دایمر باز می شود.

نمودار نمونه ای از ترمیم مستقیم آسیب در DNA - فوتولیاز

به دایمر تیمین می چسبد و پس از تابش با طیف مرئی نور، این دایمر باز می شود.

ترمیم اکسیزیون

(از بریدن انگلیسی - برش).

تعریف

تعمیر اکسیزیون شامل حذفبازهای نیتروژنی آسیب دیده از DNA و بهبودی بعدیساختار مولکولی نرمال

سازوکار

ترمیم اکسیزیون معمولاً شامل چندین آنزیم است و خود این فرآیند نیز شامل می شود

نه تنها آسیب دیده است ,

بلکه نوکلئوتیدهای مجاور آن .

شرایط

ترمیم اکسیزیون به رشته دوم (مکمل) DNA نیاز دارد. یک نمودار کلی ساده ترمیم اکسیزیون در شکل نشان داده شده است. 171.

مراحل

اولین مرحله در ترمیم اکسیزیون، حذف بازهای نیتروژنی غیر طبیعی است. توسط گروه کاتالیز می شودDNA-ن-گلیکوزیلاز- آنزیم هایی که پیوند گلیکوزیدی بین دئوکسی ریبوز و یک پایه نیتروژنی را می شکنند.

اطلاعیه مهم:

UشخصDNA-ن-گلیکوزیلازهادارای ویژگی سوبسترای بالایی هستند: آنزیم های مختلف این خانواده شناسایی و قطع می شوند زمینه های غیرعادی مختلف(8-اکسوگوانین، اوراسیل، متیل پورین ها و غیره).

Uباکتری هاDNA-ن-گلیکوزیلازهاچنین ویژگی بستری ندارد

آنزیم های متداول ترمیم کننده اکسیزیون

نام	تابع	سازوکار
DNA-ن-گلیکوزیلازها	برداشتن بازهای نیتروژنی غیر طبیعی	پیوند گلیکوزیدی بین دئوکسی ریبوز را می شکند و پایه نیتروژنی
اندونوکلئاز AP	شرایطی را برای کار آنزیم بعدی ایجاد می کند - اگزونوکلئازها	ستون فقرات قند فسفات مولکول DNA را در محل AP می شکند
اگزونوکلئاز	چندین نوکلئوتید آزاد می کند	به طور متوالی چندین نوکلئوتید را از بخش آسیب دیده یک رشته DNA جدا می کند

مراحل پیامد خاص این مکانیسم:

در نتیجه عمل DNA- ن-گلیکوزیلازیک سایت AP تشکیل می شود که توسط آنزیم مورد حمله قرار می گیرد اندونوکلئاز AP. این ماده ستون فقرات قند فسفات مولکول DNA را در محل AP می شکند و در نتیجه شرایطی را برای کار آنزیم بعدی ایجاد می کند - اگزونوکلئازها، که به طور متوالی چندین نوکلئوتید را از بخش آسیب دیده یک رشته DNA جدا می کند.

در سلول های باکتریایی فضای خالی با نوکلئوتیدهای مربوطه با مشارکت پر می شود DNA پلیمراز I، به سمت رشته دوم (مکمل) DNA گرایش دارد.

از آنجایی که DNA پلیمراز I می تواند انتهای 3 اینچی یکی از رشته ها را در محل گسست DNA دو رشته ای گسترش دهد و نوکلئوتیدها را از انتهای 5 اینچی همان شکست حذف کند.

آن ها پی بردن "نیک پخش" ، این آنزیم نقش کلیدی در ترمیم DNA ایفا می کند. دوخت نهایی نواحی تعمیر شده انجام می شود DNA لیگاز.

در سلول های یوکاریوتی (پستانداران).

ترمیم برش DNA در سلول های پستانداران با افزایش شدید فعالیت آنزیم دیگر همراه است -پلی ADR-ریبوز پلیمراز . این اتفاق می افتد ADP-ریبوزیلاسیون پروتئین های کروماتین(هیستون ها و پروتئین های غیر هیستونی) که منجر به تضعیف ارتباط آنها با DNA می شود و دسترسی به آنزیم های ترمیم کننده را باز می کند.

اهدا کننده ADP-riboseدر این واکنش ها عمل می کندNAD+که ذخایر آن در حین ترمیم آسیب ناشی از تابش اشعه ایکس به شدت کاهش می یابد:

باقیمانده های دارای بار منفی ADP-riboseاز ترکیب داخلی مولکول NAD+اضافه کردن از طریق رادیکالگلوتامیناسید یا فسفوزرینبه پروتئین های کروماتین، که منجر به خنثی شدن بارهای مثبت این پروتئین ها و تضعیف تماس آنها با DNA می شود.

گروهی از آنزیم ها چیست؟

DNA گلیکوزیلازها

پیوند گلیکوزیدی بین دئوکسی ریبوز و پایه نیتروژنی را می شکند

که منجر به برداشتن بازهای نیتروژنی غیر طبیعی می شود

DNA گلیکوزیلازها در از بین بردن آسیب اکسیداتیو DNA در سلول ها نقش دارد پروکاریوت ها و یوکاریوت ها، بسیار متنوع هستند و از نظر ویژگی سوبسترا، ساختار فضایی و روش های برهمکنش با DNA متفاوت هستند.

DNA گلیکوزیلازهای مورد مطالعه شامل موارد زیر هستند:

اندونوکلئاز III(EndoIII)،

آمیدو پیریمیدین DNA گلیکوزیلاز را تشکیل می دهد (Fpg)،

موت تیو

Mut Ycoli

اندونوکلئاز IIIE. coli "شناسایی" و به طور خاص از DNA جدا می شود اکسید شده پایه های پیریمیدین

این آنزیم یک پروتئین کروی مونومر است که از 211 اسید آمینهباقیمانده (مولی جرم 23.4 کیلو دالتون). ژن کد کننده Endo III توالی یابی شده و توالی نوکلئوتیدی آن مشخص شده است. اندو III است پروتئین گوگرد آهن [(4 Fe-4S )2+ پروتئین] دارای عنصر ساختار فوق ثانویهنوع "کلید یونانی" (مارپیچ - سنجاق سر - مارپیچ)، برای اتصال به DNA عمل می کند. آنزیم‌هایی با ویژگی سوبسترای مشابه و توالی‌های اسید آمینه مشابه نیز از آنها جدا شده‌اند سلول های گاو و انسان.

آمیدو پیریدین DNA گلیکوزیلاز را تشکیل می دهد E. coli ترکیبات هتروسیکلیک اکسید شده را از DNA "شناسایی" و جدا می کند. پایه های پورین .

طرح مرحله تعمیر اکسیزیون 1

DNAن

طرح تعمیر EXCISION

1 DNAنگلیکوزیداز پایه آسیب دیده را از بین می برد

AP اندونوکلئاز DNA را می شکند

2 اگزونوکلئاز تعدادی نوکلئوتید را حذف می کند

3 DNA پلیمراز ناحیه خالی را با مواد مکمل پر می کند

مونونوکلئوتیدها

DNA لیگاز رشته DNA ترمیم شده را به هم بخیه می زند

موت تی- یک پروتئین کوچک با وزن مولکولی 15 کیلو دالتون با فعالیت نوکلئوزید تری فسفاتاز که عمدتاً dGTP را به dGMP و پیروفسفات هیدرولیز می کند.

نقش بیولوژیکی Mut T جلوگیری از تشکیل جفت های غیر متعارف در حین تکثیر استA: Gو A: 8-oxo-G.

چنین جفت هایی می توانند ظاهر شوند زمانی که فرم اکسید شده

dGTP (8-oxo-dGTP)تبدیل می شود لایه DNA پلیمرازها

موت تیهیدرولیز می کند 8-oxo-dGTP10 برابر سریعتر از dGTP.

این کار را انجام می دهد 8-oxo-dGTPترجیح داده شده ترین بسترموتتیو نقش عملکردی آن را توضیح می دهد.

Mut Yیک آدنین DNA گلیکوزیلاز خاص است که پیوند N-گلیکوزیدی بین آدنین و دئوکسی ریبوز را می شکند. آدنوزین،تشکیل یک جفت غیر متعارف با گوانین.

نقش عملکردی این آنزیم جلوگیری از جهش است

T:A - G:A توسط برش باقی مانده دست نخورده آدنیناز جفت پایه A: 8-oxo-G.

ترمیم برش نوکلئوتیدی

(مکانیسم وابسته به ATP برای حذف آسیب DNA)

اخیراً در ترمیم اکسیزیون، توجه ویژه ای به مکانیسم وابسته به ATP برای حذف آسیب از DNA شده است. به این نوع ترمیم اکسیزیون، ترمیم برش نوکلئوتیدی (NER) گفته می شود.

شامل دو مرحله است :

1. حذف از DNAقطعات الیگونوکلئوتیدی حاوی آسیب و

اگزینوکلئاز

2. بازسازی بعدی زنجیره DNA با مشارکت مجموعه ای از آنزیم ها (نوکلئازها، DNA پلیمرازها، لیگازهای DNA و غیره).

حذف یک قطعه DNA رخ می دهد در دو طرف آسیب دیده استنوکلئوتید طول قطعات الیگونوکلئوتیدی حذف شده بین پروکاریوت ها و یوکاریوت ها متفاوت است.

حذف یک قطعه DNA از پروکاریوت ها

بنابراین، در E. coli، B. subtilus، Micrococcus luteus، طول یک قطعه 12-13 نوکلئوتیدها،

حذف یک قطعه DNA در یوکاریوت ها

و در مخمر، دوزیستان و انسان - یک قطعه متشکل از 24-32 نوکلئوتیدها.

اگزینوکلئاز- آنزیمی که قطعات DNA را حذف می کند

برش یک قطعه DNA توسط یک آنزیم انجام می شوداگزینوکلئاز(excinuclease). در E.coli، این آنزیم از 3 پروتومر مختلف تشکیل شده است -

uvrA

uvr B

uvr C

که هر کدام عملکرد خاصی را در حین برش قطعه DNA انجام می دهند. نام این پروتئین ها با حروف اول کلمات داده می شود"تعمیر ماوراء بنفش".

پروتومر uvr Aدارای فعالیت ATPase است، به شکل یک دایمر به DNA متصل می شود و انجام می دهد

شناخت اولیه آسیب و

گره زدنuvr B

پروتومر uvr Bدارد:

1 . نهفته فعالیت ATPase و هلیکاز نهفته، لازم برای تغییر ساختارها و باز کردن مارپیچ دوگانه DNA.

2. اندونوکلئاز فعالیت، جدا کردن پیوند بین نوکلئوتیدی (فسفودی استر) ازZ"-پایانقطعه تراشه شده

پروتومر uvr Cمانند عمل می کند اندونوکلئاز، معرفی یک شکست در رشته DNA در حال ترمیم با5" به پایان می رسدقطعه را برش دهید

بنابراین، پروتومرهاuvr A، uvr B، uvr cبا DNA در یک توالی خاص تعامل داشته و یک واکنش وابسته به ATP را انجام می دهدبرش یک قطعه الیگونوکلئوتیدی از رشته DNA در حال ترمیم

شکاف حاصل در مولکول DNA با مشارکت DNA پلیمراز I و DNA لیگاز بازسازی می شود. مدلی از ترمیم اکسیزیون شامل آنزیم های فوق در شکل 1 نشان داده شده است. 172.

ترمیم اکسیزیون در انسان

تعمیرات برش در انسان نیز وابسته به ATP است و شاملسه مرحله اصلی :

شناخت آسیب،

برش دو رشته DNA

سنتز تقلیلی و

بستن رشته ترمیم شده

با این حال، ترمیم برش DNA انسان شامل می شود

25 پلی پپتید مختلف ,

16 که در برش قطعه الیگونوکلئوتیدی شرکت می کنند و پروتومر هستنداگزنوکلئازها,

و بقیه 9 سنتز بخش ترمیم شده مولکول را انجام دهید.

در سیستم ترمیم DNA در انسان، پروتئین های رونویسی نقش بسیار مهمی دارند -

RNA پلیمراز II و

TF دوشنبه- یکی از شش عامل اصلی رونویسی یوکاریوت ها.

لازم به ذکر است که ترمیم برش در پروکاریوت ها، مانند یوکاریوت ها، به وضعیت عملکردی DNA بستگی دارد:

DNA رونویسی شده سریعتر ترمیم می شود

از رونویسی غیر فعال.

این پدیده با عوامل زیر توضیح داده می شود:

ساختار کروماتین،

همسانی زنجیره‌های بخش‌های DNA رونویسی شده،

تأثیر آسیب رشته و تأثیر آن بر RNA پلیمراز

اطلاعیه مهم:

زنجیره کدگذاری DNA (زنجیره ذخیره اطلاعات)

زنجیره ماتریکس DNA (اطلاعات از آن کپی شده است)

مشخص است که چنین خسارت بزرگی مانند تشکیل دیمرهای تیمین، رونویسی را هم در باکتری ها و هم در انسان مسدود می کند، اگر روی آنها رخ دهد زنجیره ماتریسی DNA (آسیب به کد نویسیزنجیر تاثیر نگذاربه مجتمع رونویسی). RNA پلیمراز در محل آسیب DNA متوقف می شود و عملکرد مجتمع رونویسی را مسدود می کند.

فاکتور پیوند رونویسی- تعمیر (TRCF) .

در E.coli، افزایش ترمیم رونویسی توسط یک پروتئین خاص انجام می شود -فاکتور پیوند رونویسی-ترمیم (TRCF) .

این پروتئین ترویج می کند :

1. جدا شدن RNA پلیمراز از DNA

2. به طور همزمان تشکیل یک مجتمع پروتئینی را تحریک می کند.

انجام ترمیم ناحیه آسیب دیده.

پس از تکمیل ترمیم، RNA پلیمراز به موقعیت اولیه خود باز می گردد و رونویسی ادامه می یابد (شکل را ببینید).

بنابراین طرح کلی تعمیر اکسیزیون

1. DNA-N -گلیکوزیلاز پایه آسیب دیده را از بین می برد

2. AP اندونوکلئاز زنجیره DNA را می شکند

3. اگزونوکلئاز تعدادی از نوکلئوتیدها را حذف می کند

4. DNA پلیمراز ناحیه خالی را پر می کند

نوکلئوتیدهای مکمل

5. DNA لیگاز رشته DNA ترمیم شده را به هم می دوزد

ترمیم خطای همانندسازی DNA

توسط متیلاسیون

خطا در جفت شدن بازهای نیتروژنی در حین تکثیر DNA اغلب اتفاق می افتد (در باکتری ها، یک بار در هر 10 هزار نوکلئوتید)، در نتیجهبه رشته دختری DNA نوکلئوتیدهایی که غیر مکمل نوکلئوتیدهای زنجیره مادر هستند شاملعدم تطابق(انگلیسی عدم تطابق n e مطابقت دارد).

با اينكهDNA پلیمراز Iپروکاریوت ها توانایی اصلاح خود را دارند، تلاش های آن برای از بین بردن نوکلئوتیدهای متصل به اشتباه گاهی اوقات آنها کافی نیستندو سپس برخی از جفت های نادرست (غیر مکمل) در DNA باقی می مانند.

در این مورد، تعمیر با استفاده از یک سیستم خاص مرتبط با رخ می دهدمتیلاسیون DNA . عملکرد این سیستم ترمیم بر این اساس است که پس از همانند سازی، پس از مدت زمان معینی (چند دقیقه)، DNA متیلاسیون می شود.

در E. coli متیله شدهاغلب آدنین با آموزش

N6-متیل آدنین (N6-mA).

تا این مرحله، به تازگی سنتز شده است(شرکت تابعه)زنجیره بدون متیله باقی می ماند.

اگر چنین زنجیره ای حاوی نوکلئوتیدهای جفت نشده باشد، تحت ترمیم قرار می گیرد: بنابراینمتیلاسیون نشانگر DNA و

شامل سیستم تصحیح خطا همانند سازی

در این سیستم تعمیر، سازه های خاصی تشخیص داده می شوند:

دنبالهG-N6-mA-T-Cو بعدپشت آن تغییر شکل وجود دارد

در مارپیچ دوگانه که هیچ مکملی وجود ندارد (شکل زیر).

در حذف نوکلئوتیدهای جفت نشده در نیمه متیلهمولکول DNA شامل مجموعه نسبتاً پیچیده ای از آنزیم های ترمیم کننده است که سطح مولکول DNA را اسکن می کند.بخشی از زنجیر کودک را قطع می کند متوسل شدن به عدم تطابق، و سپس شرایطی را برای توسعه ایجاد می کند

نوکلئوتیدهای ضروری (مکمل) آن.

اجزای مختلف این مجموعه فعالیت های متفاوتی دارندهسته،

هلیکاز،

ATPase،

برای ایجاد شکاف در DNA و برش نوکلئوتیدها، باز کردن مارپیچ دوگانه DNA و تامین انرژی برای حرکت کمپلکس در امتداد بخش ترمیم شده مولکول ضروری است.

مجموعه ای از آنزیم های ترمیم کننده مشابه در ساختار و عملکرد در انسان شناسایی شده است.

ترمیم نوترکیب (پس از تکرار).

در مواردی که به هر دلیلی، سیستم های ترمیم فوق الذکر مختل شوند، شکاف هایی (بخش های تعمیر نشده) در زنجیره های DNA ایجاد می شود که دارای گاهی اوقات اندازه های بسیار قابل توجهکه مملو از اختلال در سیستم تکثیر است و می تواند منجر به مرگ سلولی شود.

در این حالت، سلول می تواند از مولکول DNA دیگری که پس از همانندسازی به دست می آید برای ترمیم یک مولکول DNA استفاده کند، یعنی مکانیزمی را برای این منظور جذب کند.نوترکیبی.

در باکتری ها

در باکتری ها، در ترمیم نوترکیب شرکت می کند.پروتئین Rec A. به یک ناحیه تک رشته ای از DNA متصل می شود و آن را در نوترکیب بانواحی همولوگ رشته های دست نخورده مولکول DNA دیگر .

در نتیجه، هر دو رشته شکسته (حاوی شکاف) و دست نخورده مولکول DNA در حال ترمیم هستند. جفت شده استبا نواحی DNA تکمیلی دست نخورده، که امکان ترمیم را از طریق سیستم های فوق الذکر باز می کند.

در این مورد، ممکن است وجود داشته باشد برش دادنقطعه خاصی و

پر كردنبا کمک آن، شکاف در مدار معیوب.

شکاف ها و شکاف هایی که در زنجیره های DNA ایجاد می شوند با مشارکت پر می شوندDNA پلیمراز I و DNA لیگاز .

جبران SOS

وجود این سیستم برای اولین بار توسط M. Radman در سال 1974 فرض شد. او همچنین نام این مکانیسم را با گنجاندن سیگنال بین المللی پریشانی "SOS" (روح های ما را نجات دهید) در آن قرار داد.

در واقع، این سیستم زمانی روشن می شود آسیب DNA آنقدر زیاد می شود که حیات سلول را تهدید می کند. در این حالت، القای فعالیت گروه متنوعی از ژن‌های درگیر در فرآیندهای سلولی مختلف مرتبط با ترمیم DNA رخ می‌دهد.

گنجاندن ژن‌های خاصی که بر اساس میزان آسیب در DNA تعیین می‌شود، منجر به پاسخ‌های سلولی با اهمیت متفاوت می‌شود (با شروع از استاندارد ترمیم آسیب دیدهنوکلئوتیدها و انتهای سرکوبتقسیم سلولی).

بیشتر مطالعه شده استجبران SOSدر E. coli، شرکت کنندگان اصلی که پروتئین های کدگذاری شده هستند ژن ها ضبط Aولکس آ.

اولین آنها چند منظوره استپروتئین Rec A، شرکت می کند

V نوترکیبی DNA، و

V تنظیم رونویسی ژن فاژ لامبدا، موثر بر E. coli،

و دوم (پروتئین Lex A)است سرکوبگررونویسی گروه بزرگی از ژن های در نظر گرفته شده برای ترمیم DNAباکتری ها زمانی که مهار یا برطرف شود تعمیر فعال می شود

الزام آور Rec A با Lex Aمنجر می شود به تقسیم دومیو بر این اساس به فعال سازی ژن های ترمیم کننده.

به نوبه خود، القای سیستم SOS باکتریایی در خدمت استفاژ لامبدا سیگنال خطرو باعث می شود که پروفاژ از آن جابجا شود مسیر غیرفعال به فعال (لیتیک).وجود، در نتیجه باعث می شود مرگ سلول میزبان.

سیستم تعمیر SOS نه تنها در باکتری ها، بلکه در حیوانات و انسان ها نیز شناسایی شده است.

ژن های دخیل در ترمیم آسیب DNA SOS

ژن ها	پیامدهای فعال شدن ژن
uvr A، B، C، D	ترمیم آسیب به ساختار DNA ثانویه
ضبط A	تعمیر پس از تکرار، القای سیستم SOS
lex A	خاموش کردن سیستم SOS
rec N,ruv	تعمیر شکستگی های دو رشته ای
	اطمینان از تعمیر نوترکیبی
اومو سی، دی	جهش زایی ناشی از تغییرات در خواص DNA پلیمراز
sul A	سرکوب تقسیم سلولی

نتیجه

ترمیم آسیب DNA ارتباط نزدیکی با سایر فرآیندهای ژنتیکی مولکولی اساسی دارد: همانندسازی، رونویسی و نوترکیب.همه این فرآیندها معلوم می شود در هم تنیده شده استبه یک سیستم کلی از فعل و انفعالات، که توسط تعداد زیادی از پروتئین های متنوع ارائه می شود، که بسیاری از آنها مولکول های چند منظوره هستند که در کنترل بر اجرای اطلاعات ژنتیکیدر سلول های پرو و ​​یوکاریوتی در عین حال بدیهی است که طبیعت "کم نمی کند"بر روی عناصر کنترل، ایجاد سیستم های بسیار پیچیده برای اصلاح آن آسیب ها در DNA که خطرناک هستندبرای بدن و به ویژه برای فرزندان آن. از سوی دیگر، در مواردی که قابلیت های ترمیم برای حفظ وضعیت ژنتیکی ارگانیسم کافی نباشد، نیاز به مرگ برنامه ریزی شده سلولی پدید می آید -آپوپتوز.

طرح تعمیر حذف نوکلئوتید E. COLIبا مشارکت EXINUCLEASE

1. رونویسی مکانیزم مستقل

2. مکانیسم وابسته به رونویسی

3. مرحله کلی تعمیر

افسانه

الف - پروتئینuvr آ

ب - پروتئینuvr که در

ج - پروتئینuvr با

مثلث سیاه کوچک - علامت محل آسیب را نشان می دهد

طرح تعمیر مرتبط با متیلاسیون DNA