DNKni tiklash

Umumiy ma'lumot

DNKni buzuvchi moddalar

Radiatsiya

1. ionlashtiruvchi nurlanish (gamma nurlari, rentgen nurlari)

2. Ultraviyole nurlanish (ayniqsa ~260 nm, DNKning maksimal singishi aynan shu mintaqada sodir bo'ladi)

Har xil biokimyoviy yo'llarda normal hujayrali nafas olish jarayonida hosil bo'lgan reaktiv kislorod radikallari.
Atrof-muhit kimyoviy moddalari.

ko'p uglevodorodlar.

Saratonga qarshi kimyoterapiyada ishlatiladigan kimyoviy moddalar.

DNK shikastlanishining turlari

1. DNKdagi barcha to'rtta asos (A, T, C, G) turli pozitsiyalarda kovalent tarzda o'zgartirilishi mumkin.
Eng tez-tez uchraydigan aminokislotalarning yo'qolishi (deaminatsiya) - bu holda C U ga aylanadi.
Replikatsiya paytida DNK polimerazalarining ishidagi xatolar tufayli yuzaga kelgan noto'g'ri asoslar.
Ko'pincha timin o'rniga urasil kiradi.
Strukturaviy buzilishlar.
DNKda uzilishlar paydo bo'lishi mumkin. Uzilishlar bir zanjirli bo'lishi mumkin yoki ikkala DNK zanjiri ham uzilishi mumkin.

Bunday yorilishlarning umumiy sababi ionlashtiruvchi nurlanish bo'lishi mumkin.
Kovalent bog'lanish qo'shni asoslar o'rtasida va bog'lanish bir xil zanjirdagi qo'shni asoslar o'rtasida yoki DNKning ikkita zanjiri o'rtasida hosil bo'lishi mumkin.
DNK shikastlanishining turlari
bitta asosiy o'zgarish
apurinizatsiya
s dan y ga o'zgartiring
gipoksantinni A ni almashtirish
asosli alkillanish
nukleotidni kiritish yoki yo'q qilish
shunga o'xshash bazani joylashtirish
ikkita asosning o'zgarishi
timin dimerining shakllanishi
ikki funktsiyali alkillashtiruvchi vosita bilan o'zaro bog'lanish
zanjirning uzilishi
ionlashtiruvchi nurlanish
asosiy elementlarning radioaktiv yo'q qilinishi
o'zaro bog'lanishlar
bir ip yoki ikkita parallel ipning asoslari o'rtasida
DNK va oqsil molekulalari, masalan, gistonlar o'rtasida

Zararlangan bazalarni ta'mirlash

Shikastlangan tagliklar turli yo'llar bilan o'rnatilishi mumkin:
To'g'ridan-to'g'ri kimyoviy zararni tuzatish.

Eksizyonni tuzatish (ER), bunda shikastlangan taglik olib tashlanadi va yangisi bilan almashtiriladi. Eksizyonni tiklashning uchta modeli mavjud bo'lib, ularning har biri o'ziga xos fermentlar to'plamidan foydalanadi.
Asosiy eksizyonni tuzatish (BER).
Nukleotid eksizyonini tiklash (NER).
Nomutanosiblikni bartaraf etish (MMR).

To'g'ridan-to'g'ri zararni tuzatish.

Odamlarda nuqta mutatsiyalarining eng keng tarqalgan sababi - alkillanishning bir turi bo'lgan metil guruhining o'z-o'zidan qo'shilishi. Bunday modifikatsiyalar glikozilazlar deb ataladigan fermentlar tomonidan tuzatiladi, ular DNK zanjirini buzmasdan xatoni tuzatadilar.

Kimyoterapiyada qo'llaniladigan ba'zi dorilar, shuningdek, alkillanish orqali DNKga zarar etkazadi.
Ta'mirlash muammosi shundaki, fermentlar va mexanizmlarning cheklangan to'plami bilan hujayra turli xil kimyoviy va fizikaviy omillar ta'sirida ko'plab zararlarga dosh berishi kerak.

Asosiy eksizyonni tuzatish (BER)

Asosiy asosiy voqealar:

1. Zararlangan bazani olib tashlash (inson tanasining har bir hujayrasida kuniga ~ 20 000 marta sodir bo'ladi) DNK glikosilamin. Odamlarda turli xil DNK glikosilazlarini kodlaydigan kamida 8 ta gen mavjud bo'lib, ularning har biri turli xil bazaviy zararni taniydi.
2. Dezoksiribofosfatni olib tashlash DNKda bo'shliq paydo bo'lishiga olib keladi.
3. To'g'ri nukleotid bilan almashtirish. Odamlarda bu funktsiyani betta DNK polimeraza bajaradi.
4. Zanjir uzilishining bog'lanishi. Ikkita ferment mavjud, ikkalasi ham ATPni talab qiladi.

Nukleotid eksizyonini tuzatish (NER)

NER BER dan bir necha jihatdan farq qiladi.
Turli ferment tizimlaridan foydalanish.
Agar xato bitta nukleotidda bo'lsa ham, shikastlangan joyda bir vaqtning o'zida ko'plab nukleotidlar chiqariladi.

NERning asosiy voqealari:
1. Zarar etkazilgan joy bilan bog'liq bir yoki bir nechta omillar tomonidan tan olinadi.
2. DNK zararlangan joyda ochiladi. Bu jarayon o'z ichiga oladi
turli transkripsiya omillari IIH, TFIIH, (ular ham normal transkripsiyada ishlaydi).
3. DNKning kesilishi zararning 3" va 5" uchlaridan sodir bo'ladi, buning natijasida shikastlangan nukleotidni o'z ichiga olgan DNK bo'lagi chiqariladi.
4. Yangi DNK zanjiri buzilmagan DNK zanjiri shabloniga ko'ra delta yoki epsilon polimerazalar bilan yakunlanadi.
5. Ligazalar zanjirning yangi sintezlangan uchini o‘zaro bog‘laydi.

Pigmentli kseroderma (XP)
XP insonning noyob irsiy kasalligi bo'lib, u yorug'lik ta'sirida teriga zarar etkazadi, natijada teri saratoni rivojlanishiga va bemorning o'limiga olib keladi.
Kasallik NERni tiklashda ishtirok etadigan genlardagi mutatsiyalar tufayli yuzaga keladi. Masalan:
XPA shikastlanish joyiga bog'laydigan va ta'mirlash majmuasini yig'ishda yordam beradigan oqsilni kodlaydi.
TFIIH transkripsiya faktorining bir qismi bo'lgan XPB va XPD. XPB va XPD dagi ba'zi mutatsiyalar ham erta qarish uchun javobgar bo'lishi mumkin.
XPF DNK zanjirini zararning 5 dyuymli uchida kesadi.

XPG zanjirni 3 dyuymli uchida kesadi.

Mos kelmaslikni tuzatish (MMR)

Mos kelmaslikni tuzatish oddiy Watson-Crick juftligini (A T, C G) hosil qilmaydigan noto'g'ri o'rnatilgan buzilmagan bazalarni tuzatadi. Bunday xatolar replikatsiya paytida DNK polimerazasining ishlashi paytida yuzaga keladi.
Noto'g'ri tuzatish BER va NERni tiklashda ishtirok etadigan fermentlarni, shuningdek, maxsus fermentlarni o'z ichiga oladi.
Noto'g'ri tuzatish paytida DNK sintezi DNK polimerazalari delta yoki epsilon tomonidan amalga oshiriladi.
Nomutanosiblikni tuzatish tizimi meioz davrida rekombinatsiyaning aniqligini oshirishda ishtirok etadi.

DNK buzilishlarini tiklash

Ionlashtiruvchi nurlanish va ba'zi kimyoviy moddalar DNKning bir yoki ikkita zanjirini buzishi mumkin.
Bir ipli uzilishlar (SSB)
DNK zanjirlaridan biridagi uzilishlar ko'pincha BERni tiklashda ishtirok etadigan fermentlar tomonidan tiklanadi.
Ikki torli uzilishlar (DSB)
DNKning ikki zanjirli uzilishlarini bartaraf etishga qodir bo'lgan ikkita mexanizm mavjud:
Buzilgan uchlarning to'g'ridan-to'g'ri ulanishi. Bu jarayon maxsus talab qiladi
singan uchlarini taniydigan va ularni keyingi tikuv bilan bog'laydigan fermentlar. Agar singan DNKning to'mtoq uchlari bo'lsa va ikkita DNK bo'lagining ulanishi tasodifan sodir bo'lsa, unda bunday ta'mirlash NHEJ deb ataladi. Ku oqsili NHEJ uchun zarurdir. Ku - ikkita Ku70 va Ku80 oqsillaridan tashkil topgan geterodimerik subbirlikdir.
To'g'ridan-to'g'ri biriktirish paytida yuzaga keladigan xatolar translokatsiyalarning sababi bo'lishi mumkin.
Polinukleotid ligaza- qayta tiklandi. bitta zanjir DNK buziladi

Gomologik rekombinatsiya

Gomologik rekombinatsiya xromosomalarning singan uchlarini xromosomalar duplikatsiyasidan keyin mavjud bo'lgan buzilmagan singlisi xromatiddan DNK yordamida tiklashga qodir.
Gomologik rekombinatsiya uchun zarur bo'lgan genlar BRCA-1 va BRCA-2 dir.

gen konvertatsiyasi
Yangi genning donori quyidagilar bo'lishi mumkin:
gomologik xromosoma (meyoz davrida)
opa-singil xromatid (mayoz davrida ham)
bir xil xromosomada takrorlangan gen (mitoz paytida)

Replikatsiya jarayonida polimerazaning 3'-5' eksonukleaza faolligi tufayli xatolarni tuzatish (faqat prokariotlarda) (E. coli mutD-mutator-o'zgarishi-DNK-pol.III subbirligining mutatsiyasi)
Timin dimerlari, fotoliyaza fermenti gen-phr (pastki eukariotlarda)
Birikkan alkil va metil guruhlarini olib tashlash - O-6-metilguanin transferaza (ada gen) - O-6-metilguaninni olib tashlaydi.
eksizyonel r. asoslar [E.coli] [odam | zararni aniqlash. RPA | bilan bog'langan XPA oqsili ishtirok etgan f-r transkr. TFIIH (P52, P34, P44, P62, XPB-XPD-spiral faolligi) | ERCC1-XPF, XPG - nukleazlar, zararning har ikki tomonida kesilgan DNK. | DNK polimeraza- va yordamchi. RFC va PCNA oqsillari bo'shliqni to'ldiradi]
R. azotli asoslar.-glikosilaz asosiyni olib tashlaydi.
AP joyi (apurinik, apirimidin) | AP-endonukleaza bo'shliqni, kesishni taniydi. 5'-DNK
postreplikativ r. (PRP)
SOS-r. oqsillar birikmasi. DNK polimeraza bilan, qizi. DNK zararga qarshi to'planadi. DNK

Qisqartmalar.
BER - Baza eksizyonini ta'mirlash

NER - Nukleotidlarni olib tashlashni tiklash
MMR - nomuvofiqlikni tuzatish
NHEJ - gomologik bo'lmagan oxirgi qo'shilish

mos kelmasligini qoplash

Replikatsiya jarayonida polimeraza xatolari natijasida qo'shimcha bo'lmagan nukleotidlar kiritilishi mumkin, bu esa qiz DNK zanjirida mutatsiyaga olib kelishi mumkin. Juftlanmagan asoslar mos kelmaslikni tuzatish fermentlari tomonidan tan olinadi va mos kelmaydigan nukleotidlarni almashtirishni amalga oshiradi.

Ushbu tizimning fermentlari gomologik rekombinatsiyani ta'minlaydi, shuningdek, DNKning shikastlanishiga javoban hujayra tsiklining kechikishini ta'minlaydi.
MutHLS oqsillaridan foydalanadigan E. coli nomuvofiqligini tuzatish tizimi C-C dan tashqari barcha qo'shimcha bo'lmagan tayanch juftlarini taniydi va tuzatadi. Bundan tashqari, ushbu tizim replikatsiya xatolaridan kelib chiqqan DNK zanjirlaridan biridagi kichik qo'shimchalarni tiklaydi, ularning uzunligi to'rt nukleotiddan oshmaydi.
Odatda E. coli DNKsi metillanadi Dam-metilaz saytlar tomonidan GATC. Biroq, replikatsiya tugagandan so'ng, DNKning qiz zanjiri bir muncha vaqt metillanmagan bo'lib qoladi.
Ushbu tizim yordamida in vitro rekonstruksiya qilish mumkin
Substrat sifatida bitta metillangan zanjirli DNK, unga tozalangan MutH, MutL, MutS, UvrD oqsillari (helikaza II), DNK polimeraza III holoenzim, DNK ligaza, SSB oqsili va eksonukleazalardan biri: ExoI, ExoVII yoki RecJ qo'shiladi. . Ta'mirlash jarayoni qisman metillangan GATC joyi yaqinida metillanmagan ipda bir zanjirli uzilishni kiritish orqali boshlanadi, so'ngra DNK zanjirining gidrolizi va natijada paydo bo'lgan bitta zanjirli bo'shliqni to'ldiradi. Bunday holda, MutS oqsili mos kelmaydigan nukleotidlar bilan bog'lanadi. MutL oqsili fermentativ faollikka ega emas, garchi u MutS bilan o'zaro ta'sir qilsa va bir zanjirli DNK uzilishlarini amalga oshiradigan MutH endonukleaza faollashishi uchun zarurdir. Shunday qilib, DNK joyida mos kelmaydigan nukleotid bilan to'plangan MutS-MutL kompleksi MutH ning endonukleaza (nikkaza) faolligini rag'batlantiradi. Hujayrasiz tizim DNK substratida bir zanjirli uzilish mavjudligida MutH mavjudligini talab qilmaydi. MutHLS ta'mirlash tizimi mumkin
shikastlangan DNK hududida yuqorida va pastda joylashgan qisman metillangan GATC ketma-ketliklaridan foydalaning. Shu bilan birga, in
noto'g'ri kiritilgan nukleotidning kesilishida helikaz II dan tashqari ekzonukleazlardan biri ishtirok etadi: ExoI (3'-ekso), ExoVII (3'- va 5'-ekso) yoki RecJ (5'-ekso), tuzatilgan nukleotidga nisbatan GATC saytining joylashuvi bo'yicha. Nukleotid kesilgandan so'ng, hosil bo'lgan bir ipli bo'shliq SSB oqsili va DNK ligaza ishtirokida DNK polimeraza III holoenzimi bilan to'ldiriladi. Shuni ta'kidlash kerakki, MutH oqsili va Dam metilazasi replikatsiya qilingan DNKning qiz zanjirini tanib olish uchun foydalanish Gram-manfiy bakteriyalarning o'ziga xos xususiyatidir. Gram-musbat bakteriyalar etiketkalash uchun DNK zanjirlarini metillatmaydi. Agar GATC saytlari to'liq metillangan bo'lsa, E. coli MutHLS ta'mirlash tizimi har ikkala DNK zanjiridagi mos kelmaydigan nukleotidlarni bir xil samaradorlik bilan o'zgartiradi.
E. coli kamida ikkita o'ziga xos xususiyatga ega
Nukleotidlarni tiklash yo'llari mos kelmaydi. VSP (juda qisqa tuzatish yo'li) tizimi qo'shimcha bo'lmagan G-T juftlarini tuzatib, ularni G-C bilan almashtiradi. Bunday juftliklar C qoldiqlari Dcm-metilaz bilan metillangan joylarda 5-metilsitozinning dezaminlanishi natijasida hosil bo'ladi, deb ishoniladi. Kamroq samaradorlik bilan bir xil tizim G-U juftlarini G-C bilan almashtiradi. MutYga bog'liq bo'lgan boshqa ta'mirlash tizimi guaninga oksidlovchi zararning ta'sirini o'zgartiradi. Agar dGTP 8-okso-dGTP hosil qilish uchun oksidlansa, MutT oqsili ikkinchisini parchalab, DNKga qo'shilishiga yo'l qo'ymaydi. Agar u shunga qaramay qarama-qarshi qoldiq C yoqilsa, u holda Fpg glikosilaz (MutM) bu o'zgartirilgan bazani olib tashlaydi. Agar 8-okso-G DNKda qolsa, u replikatsiyaning keyingi bosqichida A bilan juftlashadi va natijada G-C>T-A transversiyasi yuzaga kelishi mumkin. Bunday holda, MutY oqsili DNK glikozilazasi vazifasini bajaradi, noto'g'ri juftlikdan A qoldig'ini olib tashlaydi va AP liazasi sifatida bir ipli zanjirni kiritadi.
AP saytining mahallasida tanaffus. Quyida BER ta'mirlash tizimining ishlashi bilan bog'liq yuqorida muhokama qilingan jarayonlar keltirilgan. MutY ishtirokidagi reaksiyalar ketma-ketligi mos ravishda C-G va G-C juftlarini hosil qilish uchun to'ldiruvchi bo'lmagan A-G va A-C juftlarini ham tiklaydi. Eukaryotlarda mos kelmaydigan bazani tiklash qachon sodir bo'ladi
bakteriyalarning MutHLS tizimiga o'xshash oqsillar majmuasining ishtiroki. Inson GTBP oqsili bakterial MutS oqsilining gomologidir, xamirturushda esa Msh6 oqsili tegishli rol o'ynaydi. Odamlarda mos kelmaydigan nukleotidlarni tanib olish MSH2-GTBP heterodimeri tomonidan amalga oshiriladi. S. cerevisiae hujayralaridagi MutL gomologlari MLH1 va PMS2 oqsillari boʻlib, ular geterodimerik komplekslar sifatida ham mavjud. Odamlarda ushbu oqsillarni kodlaydigan genlardagi mutatsiyalar mutator fenotipining shakllanishi va irsiy polipozissiz yo'g'on ichak saratoni (HNPCC sindromi) rivojlanishi bilan birga keladi.

To'g'ridan-to'g'ri kompensatsiya

Alkil asoslarini ta'mirlashning ikkita asosiy yo'li mavjud: asosiy eksizyonni tuzatish (BER) va shikastlangan asoslarni to'g'ridan-to'g'ri ta'mirlash. BER jarayonida DNK glikosilazalari DNKdagi sitotoksik alkillangan asoslarni birinchi bosqichda AP joyini hosil qilish va undan keyingi ishlov berish bilan parchalaydi.To'g'ridan-to'g'ri reparatsiya holatida ikkita usul amalga oshiriladi: alkil transferazalar bilan tuzatish yoki alkil guruhini oksidlash, ikkala holatda ham buzilmagan asoslarning yangilanishi sodir bo'ladi. Agar ta'mirlash alkiltransferazlar tomonidan sodir bo'lsa (sut emizuvchilarda bu yo'lda faqat O6-alkilguanin tiklanadi), u holda O6-alkilguanin transferaza (AGT) metil yoki etil guruhini O6-alkilguanindan o'zining sistein qoldiqlaridan biriga o'tkazadi. . O'z faoliyati natijasida alkillangan oqsil faolsizlanadi, lekin o'z geni va boshqa bir qancha genlar faoliyatini tartibga soluvchi bo'lib xizmat qilishi mumkin. O'z joniga qasd qiluvchi O6-metilguanin transferazalaridan farqli o'laroq, yuqori mutagen va toksik moddalarni demetilatsiya qiladi.
E. coli dan O 6 -metilguanin, AlkB va uning inson analoglari hABH2 va hABH3 ning zararlanishi o'zgartirilmagan adenin va sitozin asoslarini qayta tiklash uchun DNKdagi 1-metiladenin (1-meA) va 3-metilsitozin (3-meC) metil guruhlarini oksidlaydi.

O6-alkilguanin transferaza

O 6 -alkilguanin transferaza faolligi ko'pchilik organizmlarda topiladi va O 6 -alkilguaninning mutagen ta'sirini oldini oladi. AGT qaytarilmas reaktsiyada alkil guruhini DNKdan oqsildagi reaktiv sistein qoldig'iga o'tkazish orqali O6-alkilguaninni guaninga aylantiradi.

Alkil guruhining sistein qoldig'iga kovalent biriktirilishi fermentni faolsizlantiradi. Shuning uchun AGT o'z joniga qasd qiluvchi ferment bo'lib, birdan keyin proteolitik degradatsiyaga uchraydi
transalkillanish reaktsiyalari. Strukturaviy tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, AGT faol joyi DNK bilan bog'lanish joyidan ma'lum masofada ferment hajmida joylashgan. Ferment substrat bazasini AGT ning nukleofil faol joyiga yaqinlashtirish uchun "nukleotidlarni aylantirish" mexanizmi orqali "ishlaydi".

AGT ning sutemizuvchilarni alkillashtiruvchi moddalarning toksik va mutagen ta'siridan himoya qilishdagi ahamiyati sichqonlarda ko'rsatildi. AGTni haddan tashqari ifodalovchi transgen sichqonlar metillashtiruvchi vosita N-metil-N-nitrozourea ta'siriga javoban o'simta hosil bo'lishining sezilarli darajada pastligini ko'rsatadi, AGT etishmovchiligi bo'lgan sichqonlar esa o'simta boshlanishiga va ushbu agentning toksik ta'siriga nisbatan ancha sezgir edi. yovvoyi sichqonlarga. AGT antitumor terapiyasida muhim ferment hisoblanadi, chunki u xloroetilnitrozourea (CENU) sinfidagi antitumor agentlarining sitotoksik ta'siriga to'sqinlik qiladi, masalan.
BCNU (N, N-bis (2-xloroetil) N-nitrozourea) yoki temozolomid. Ma'lum bo'lishicha, AGT ning o'smalarda mavjud bo'lgan miqdori, asosan, CENU yordamida antitumor terapiyasining natijasi qanchalik qulay bo'lishini aniqlaydi. CENU dastlab guaninning O 6 karbonil guruhi bilan reaksiyaga kirishib, birikma hosil qiladi 4 , keyinchalik N 1, O 6 -etanoguaninga aylanadi 5 . Murakkab 5 bir necha soat ichida fiziologik faol ICLga qayta to'planadi 6 . AGT ta'limga xalaqit beradi 6 bilan muloqot qilganda 4 yoki 5 , guaninni yangilaydi yoki DNK-oqsil qo'shimchasini hosil qiladi 8 . Qo'shimchaning hosil bo'lishini eksperimental tasdiqlash 8 , lekin uning batafsil tavsifi uchun u juda kichik miqdorda izolyatsiya qilingan. Ushbu muammoni biokimyoviy tadqiq qilishda N 1, O 6 -etanoksantin kiritildi
9 barqaror analog sifatida 5 DNKda. Etanoksantin 9 barqaror DNK-oqsil qo'shimchasini hosil qilish uchun AGT bilan reaksiyaga kirishadi 7 . Ushbu yondashuv kovalent bog'langan AGT-DNK qo'shimchasini hosil qilish imkonini berdi 10 ko'p miqdorda, bu DNK bilan bog'liq AGT tuzilishini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. AGT va alkilatsiya terapiyasining o'zaro ta'siri saratonni davolashda alkillashtiruvchi vositalar bilan birgalikda ishlatilishi mumkin bo'lgan AGT inhibitörlerini izlashga olib keldi. Bugungi kunga kelib, inhibitorlar, asosan, O 6 pozitsiyasida o'rinbosarlari bo'lgan guanin hosilalari yaratilgan. O6-benzilguanin 2 yangi molekulalar taqqoslanadigan tipik AGT inhibitori ekanligi aniqlandi. O 6 -BzG ning CENU sitotoksikligini oshirishda samaradorligi hayvonlar modellarida ko'rsatilgan. Ushbu terapevtik yondashuvning cheklovchi omili sog'lom organlarga, qisman suyak iligiga toksiklikdir. Biroz
Olimlar guruhi genlarni uzatish orqali suyak iligini himoya qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan O 6 -BzG inhibisyoniga chidamli ATG variantini yaratish orqali ushbu muammoni chetlab o'tishni maqsad qilgan.

AlkB, hABH2 va hABH3 oksidoreduktazalari

Alkil asoslarni to'g'ridan-to'g'ri ta'mirlashning yana bir usuli - buzilmagan azotli asosni qayta tiklash bilan alkil guruhining oksidlanishi. Escherichia coli ning AlkB fermenti va insonning ikkita analogi, hABH2 va hABH3, DNKdagi 1-metiladenin va 3-metilsitozinni maqsadli ravishda demetilatsiya qiladi. Ammo AGT dan farqli o'laroq, bu fermentlar G: C va A: T tayanch juftlari yuzasiga qaratilgan substrat o'ziga xosligiga ega. 1-alkiladeninning shikastlanishi
va 3-metilsitozin adenin va sitozin bir zanjirli tuzilishda (replikatsiya yoki transkripsiya paytida) hosil bo'ladi va AlkB, hABH2 va hABH3 uchun substrat hisoblanadi. Ular adenin va sitozinning azotli asoslarini qayta tiklash uchun DNKdagi 1-metilladenin (1-meA) va 3-metilsitozin (3-meC) ning metil guruhlarini oksidlaydi. Bundan tashqari, AlkB toksik shikastlanishdan himoya qilishi ko'rsatilgan - etil guruhiga ega bo'lgan qo'shimcha va 1-etiladeninni DNKdagi adeninga aylantiradi, bu reaktsiya natijasida atsetaldegid hosil qiladi. Shunday qilib, etilen almashinuvi jarayonida endogen tarzda hosil bo'ladigan, shuningdek, sterilizatsiya uchun fumigant sifatida keng qo'llaniladigan ma'lum mutagen va kanserogen etilen oksidining shikastlanishi tiklanadi. Etilen oksidi tomonidan hosil qilingan gidroksietil qo'shimchalar hujayra DNKsida mavjud. Boshqa kichik alkillovchi epoksidlar ham kimyo sanoatida ko'p miqdorda qo'llaniladi. AlkB gidroksietil hosil qiluvchi DNKni buzuvchi moddalarning toksik ta'sirini kamaytiradi,
propil va gidroksipropil qo'shimchalari. AlkB alkillangan 1-me-dATP trifosfatlarini faol, ammo samarasiz tiklaydi. Bu qobiliyat DNK sintezi jarayonida alkil trifosfatlarning qo'shilish darajasini pasaytirishi mumkin deb taxmin qilingan; bundan tashqari, E. colidagi DNK polimeraza I ning Klenow fragmenti in vitro DNK sintezi uchun kashshof sifatida 1-me-dATP dan foydalanishi mumkin. Inson fermentlari hABH2 va hABH3 ham poli(dA) dagi 1-metiladenin qoldiqlarini demetilatsiya qildi va qisqa substratlarda samarasiz edi. Shunday qilib, hABH3 d (Tp1-meApT) trimerida juda past faollikka ega edi, hABH2da esa hech qanday faollik topilmadi.

AlkB va uning inson analoglari dioksigenazalarning a-ketoglutarat/Fe (II) ga bog'liq super oilasining bir qismidir va ta'mirlash jarayonida b-ketoglutaratning dekarboksillanishi va shikastlangan asosning oksidlovchi demetilatsiyasi birgalikda sodir bo'ladi. 1-meA va 3-meC lezyonlar asosan bir zanjirli DNKda hosil bo'ladi va ehtimol
replikatsiya vilkalarida va DNK va RNK polimerazalarini blokirovka qilishlari mumkin bo'lgan faol transkripsiyalangan genlarda paydo bo'ladi. Darhaqiqat, AlkB, hABH2 va hABH3 bu lezyonlarni bir zanjirli DNKda tuzatadi, lekin alkillanishdan keyin komplementar zanjirga tavlangan oligonukleotidlar ham tuzatadi. AlkB 1-metiladeninni tiklash samaradorligi polinukleotid tuzilishiga bog'liq emas, lekin nukleotid-5'-fosfat guruhining mavjudligi talab qilinadi.Shuningdek, inson fermentlari hABH2 va hABH3 1-metiladenin qoldiqlarini poli(dA) ga demetilatsiyaladi, ular qisqa substratlarda samarasiz.Bundan tashqari musbat zaryadlangan lezyonlar (ribonukleozidlar 1-meA va 3-meC, mos ravishda, pKa = 9.3 va 9.6) zaryadsiz asoslarga (1-meG va 3-meT) qaraganda yaxshiroq tiklandi. 3-meT darajasi. AlkB tomonidan ta'mirlangan, keyin bazaning rasmiy musbat zaryadi AlkB ishlashi uchun zaruriy shart emas.
Bu natija musbat zaryadlangan asoslarning AlkB bilan elektrostatik o'zaro ta'siri orqali yaxshiroq tan olinishiga bog'liqmi yoki musbat zaryadlangan asoslar metil guruhi gidroksillanishidan keyin DNKni yaxshiroq tark etadigan guruhga aylantiradimi, hali aniq emas.

Qisqartmalar:

• AGT - alkilguanin transferaza
• BER - asosiy eksizyonni tuzatish
• DNK - deoksiribonuklein kislotasi
• RNK - ribonuklein kislotasi
• BCNU - N, N-bis (2-xloroetil) N-nitrozurea
• CENU - xloroetilnitrozura
• O 6 -BzG - O 6 -benzilguanin
• 1-meA - 1-metiladenin
• 1-meG-1-metilguanin
• 3-meC - 3-metilsitozin
• 3-meT - 3-metiltimin

Adabiyot:

» Orlando D. Sharer (2003) Angew. Kimyo. Int. Ed. 42, 2946-2974
» Jeyms C. Delaney va Jon M. Essigmann AlkB Escherichia coli dagi 1-metilladenin, 3-alkilsitozinlar, 1-metilguanin va 3-metiltiminning mutagenezi, genotoksisitesi va taʼmirlanishi
» Pertti Koivisto, Tod Dunkan, Tomas Lindal va Barbara Sedgwick Minimal metillangan substrat va Escherichia coli ning kengaytirilgan substrat diapazoni AlkB oqsili, 1-metiladenin-DNK dioksigenaza*
»Duncan, T., Trewick, S. C., Koivisto, P., Bates, P. A., Lindahl, T. & Sedgwick, B. (2002) Proc. Natl. akad. fan. AQSh 99, 16660-16665. 5. Aas, P. A., Otterlei, M., Falnes, P. O., Vagbo, C. B., Skorpen, F., Akbari, M., Sundxaym, O., Bjoras, M., Slupphaug, G., Seeberg, E. va boshqalar. al. (2003) Tabiat 421, 859-863.
» Hollis, T., Lau, A. va Ellenberger, T. (2000) Mutat. Res. 460, 201-210
» Daniels, D. S. va Tainer, J. A. (2000) Mutat. Res. 460, 151-163
» Trewick, S. C., Henshow, T. F., Hausinger, R. P., Lindahl, T., and Sedgwick, B. (2002) Nature 419, 174-178
» Falnes, P. O., Yoxansen, R. F. va Seeberg, E. (2002) Tabiat 419, 178-181
»Duncan, T., Trewick, S. C., Koivisto, P., Bates, P. A., Lindahl, T., and Sedgwick, B. (2002) Proc. Natl. akad. fan. AQSh A. 99, 16660-16665
» Aas, P. A., Otterlei, M., Falnes, P. O., Vagbo, C. B., Skorpen, F., Akbari, M., Sundxaym, O., Bjoras, M., Slupphaug, G., Seeberg, E. va Krokan , H. E. (2003) Tabiat 421, 859-863
» Aravind, L. va Koonin, E. V. (2001) Genom biologiyasi 2, 0007.1-0007.8
» Bodell, W. J. va Singer, B. (1979) Biokimyo 18, 2860-2863
»Boiteux, S. va Laval, J. (1982) Biochimie (Parij) 64, 637-641
» Larson, K., Sahm, J., Shenkar, R. va Strauss, B. (1985) Mutat. Res. 150, 77-84
»Dinglay, S., Trewick, S. C., Lindahl, T. va Sedgwick, B. (2000) Genes Dev. 14, 2097-2105

DNK buzilishlarini tiklash

Fotoreaktivatsiya

UV nurlanish energiyasining DNK molekulalari tomonidan so'rilishi har xil turdagi shikastlanishlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Bir va ikki zanjirli uzilishlar, shuningdek, DNK-oqsil o'zaro bog'liqliklari paydo bo'lishi mumkin bo'lsa-da, ultrabinafsha nurlanishidan kelib chiqadigan shikastlanishning aksariyati azotli asoslarning modifikatsiyasi, siklobutan pirimidin dimerlari (CPD) va pirimidin-pirimidon hosil bo'lishi bilan bog'liq. fotomahsulotlar (6-4PP) fotozararning eng keng tarqalgan turlari sifatida.

Pirimidin dimerlari replikatsiya va transkripsiyaning ingibitorlari bo'lib, ular o'sishni sekinlashtiradi va DNK replikatsiyasi paytida mutagenezga olib keladi, agar bunday zarar tiklanmasa.

CPD (CPD fotoliaz) yoki 6-4PP (6-4PP fotoliaz) ni maxsus bog'laydigan va bu zararlarni tiklaydigan fermentlar ko'plab organizmlarda yorug'likdan kelib chiqqan DNK shikastlanishini tiklash uchun ishlatiladi. CPD fotoliazalari bakteriyalar, zamburug'lar, o'simliklar, umurtqasizlar va ko'plab umurtqali hayvonlarda topilgan, 6-4PP fotoliazalar hozirgacha faqat Drosophila, ipak qurti, Xenopus laevis va bo'g'ma ilonlarda topilgan, lekin ichak tayoqchasi yoki xamirturushda topilmagan. Fotoliaz odamlarda topilmagan. Fotoliazalar katalitik kofaktor sifatida FAD va yorug'lik yig'uvchi antenna sifatida qo'shimcha xromoforni o'z ichiga oladi.

Qo'shimcha xromoforlar 5,10-meteniltetrahidrofolat (MTHF) yoki 8-gidroksi-5-deazoriboflavin (8-HDF) bo'lib, so'rilish maksimali mos ravishda 380 va 440 nm. E. coli va Anacystis nidulans CPD fotoliazlarining kristall tuzilmalari fermentlar DNK bilan bog'lanish uchun pirimidin dimerini dupleksdan katalitik kofaktorni o'z ichiga olgan quduqqa aylantirishini tasdiqlaydi. Keyin siklobutan halqasi elektron yorug'lik ta'sirida o'tish orqali parchalanadi. CPD fotoliazalari DNKni bog'laydigan oqsillarga o'xshash CPDni tanlab tan oladi. Oq yorug'lik yoki UV-B nurlanishi CPD fotoliazlarining ifodalanishini keltirib chiqaradi. CPD fotoliazlaridan farqli o'laroq, 6-4PP fotoliaz barqaror ifodalanadi va oq yorug'lik yoki UV-B nurlanishi bilan tartibga solinmaydi.

Xromatindagi fotoreaktivlanishning sxematik tasviri. Giton oktamerlari ko'k, DNK qora. Fotoliaz siklobutan-pirimidin dimerlari (CPD) bilan bog'lanadi, pirimidin dimerini aylantiradi va yorug'likka bog'liq reaktsiyada mahalliy pirimidinlarni qayta tiklaydi. Fotoliyaza CPDni linket DNKsida afzal ko'radi. Nukleosomalardagi ta'mirlash sekinlashadi va ehtimol nukleosomalarning dinamik xususiyatlari bilan osonlashadi, bu DNKning bog'lovchi DNK mintaqasiga zarar yetkazadi.

I sinf fotoliazlari sifatida belgilangan mikroorganizmlardan olingan CDP-ga xos fotoliazalar sinfi, tavsiflangan fotoliazlar oilasining birinchi a'zosi edi. Yaqinda 6-4-fotomahsulotlarga xos boʻlgan fotolizalarning yaqindan bogʻliq sinfi topildi, bu oila aʼzolari Drosophila melanogaster, Xenopus laevis va Arabidopsis thalianada topilgan. O'simliklar va boshqa organizmlarda uchraydigan yorug'lik spektrining binafsha qismining fotoretseptorlari bo'lgan kriptoxromlar ham I sinf fotoliazalar bilan chambarchas bog'liq.

CPD fotoliazlarining 2-sinf fotoliazalari deb ataladigan uzoqroq qarindosh oilasi hayvonlar, Archaebacterium, Eubacterium va yuqori o'simliklarda bir qator turlarda aniqlangan. Barcha tavsiflangan fotoliazalar kamaytirilgan FADni o'z ichiga oladi va ularning ko'pchiligi turlarga qarab MTHF yoki 8-HDF ikkilamchi xromoforlarni o'z ichiga oladi. CPD fotoliazlarining ikkala sinfi uchun ham xuddi shunday reaksiya mexanizmi taklif qilingan. MTHF yoki 8-HDF xromofori binafsha nurni yutadigan va so'rilgan energiyani FADH-ni qayta tiklash uchun ishlatadigan antennaga o'xshaydi.

O'simlik fotoliazasi kofaktorining tarkibi to'liq tushunilmagan, garchi yaqinda faqat FADH o'z ichiga olgan Arabidopsisdan olingan CPD fotoliazalari fermentativ faollikka ega ekanligi ko'rsatilgan.

Adabiyot:

» Fritz Toma, Xromatin ta'mirida yorug'lik va qorong'ilik: fotoliaz va nukleotidlarni kesish orqali ultrabinafsha nurlanishidan kelib chiqqan DNK lezyonlarini tuzatish, Institut fur Zellbiologie, ETH-Tsyurix, Honggerberg, CH-8093 Tsyurix, Shveytsariya
» Arabidopsis fotoliyaza fermentlarining xarakteristikasi va ularning ultrabinafsha-B nurlanishidan himoya qilishdagi rolini tahlil qilish, Wanda M. Waterworth 1, Qing Jiang, Christopher E. West, M. Nikaido va Clifford M. Bray.

Kashfiyot tarixi

Bir va ikki zanjirli DNKning shikastlanishi

Ta'mirlashni o'rganish A. Kellnerning (AQSh) ishi bilan boshlangan bo'lib, u fotoreaktivatsiya (PR) hodisasini kashf etdi - ultrabinafsha (UV) nurlari ta'sirida biologik ob'ektlarga zarar etkazish, keyinchalik yorqin ko'rinadigan yorug'lik ta'sirida ( engil ta'mirlash).

Eksizyonni tuzatish

Hujayralarda replikatsiyadan keyingi tiklanish aniqlangan E.Coli timin dimerlarini parchalay olmaydi. Bu zararni aniqlash bosqichiga ega bo'lmagan ta'mirlashning yagona turi.

Eslatmalar

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Boshqa lug'atlarda "DNKni tuzatish" nima ekanligini ko'ring:

Mutatsiya yoki rekombinatsiya natijasida DNKdagi nuqsonlarni tuzatish. Bu reparativ fermentlar tizimi tomonidan amalga oshiriladi, ularning ba'zilari zararlanish joyini o'rnatadi, boshqalari uni "kesadi", boshqalari shikastlangan joylarni sintez qiladi, to'rtinchi ... ... Mikrobiologiya lug'ati

dNK ta'mirlash- - maxsus reparativ fermentlarning ta'siri natijasida DNKning birlamchi tuzilishidagi "xatolarni" tuzatish ... Biokimyoviy atamalarning qisqacha lug'ati

DNKni tiklash- — Biotexnologiya mavzulari EN DNKni ta'mirlash ... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

DNKni tiklash- DNR reparacija statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis DNR struktūros atsikūrimas po pažeidimo. attikmenys: ingliz. DNKni tiklash DNKni tiklash ... Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklinkystės terminų žodynas

DNK TA'MORI- DNK molekulasida asl strukturani tiklash, ya'ni. Nukleotidlarning to'g'ri ketma-ketligi ... Qishloq xo‘jaligi hayvonlarining naslchilik, genetikasi va ko‘payishida qo‘llaniladigan atamalar va ta’riflar

DNKni tiklash- * DNKni tuzatish * DNKni tuzatish DNK molekulasining nukleotidlar ketma-ketligidagi fermentativ xatolarni tuzatish. DNKning mexanizmlari r. tananing genetik ma'lumotlarini atrof-muhit mutagenlari (masalan, ultrabinafsha nurlar, ...

DNKga bog'liq DNK polimeraza DNK polimeraza- DNKga bog'liq DNK polimeraza, DNK polimeraza * DNKga bog'liq DNK polimeraza, DNK polimeraza * DNKga bog'liq DNK polimeraza yoki dezoksiribonukleozid trifosfatlarning polimerga aylanishini katalizlovchi DNK polimeraza fermenti (qarang) ... ... Genetika. ensiklopedik lug'at

- (kech lotincha reparatio restoratsiyadan), tirik organizmlarning barcha hujayralariga xos bo'lgan, DNKning asl (mahalliy) tuzilishi buzilgan taqdirda uni tiklash. DNK tuzilishining shikastlanishi DNK replikatsiyasining bloklanishiga olib kelishi mumkin (o'limga olib keladigan ... ... Kimyoviy entsiklopediya

Ta'mirlash: DNKni ta'mirlash - bu hujayralarning DNK molekulalarida kimyoviy shikastlanish va buzilishlarni tiklash qobiliyati. Reparatsiya - xalqaro huquq sub'ektining u tomonidan sodir etilgan xalqaro harakat natijasida etkazilgan zarar uchun moddiy javobgarlik shakli ... ... Vikipediya.

DNK replikatsiyasi va rekombinatsiyasi jarayonida, shuningdek, ayrim turdagi DNK shikastlanishi natijasida yuzaga keladigan qo'shimchalar, bo'shliqlar va nukleotidlarning nomutanosibligini aniqlash va tuzatish tizimi.

Kitoblar

• O'simliklarda DNK metilatsiyasi. Mexanizmlar va biologik rol, BF Vanyushin. Turli organizmlarda DNK metilatsiyasini o'rganish bo'yicha kashshoflar va taniqli jahon rahbarlarining ushbu o'qishi umumiy biologik muammoning hozirgi holatini batafsil bayon qiladi, ...

Hujayrada normal DNK biosintezi jarayonida yoki fizik yoki kimyoviy reagentlar ta'sirida shikastlangan. U hujayraning maxsus ferment tizimlari tomonidan amalga oshiriladi. Bir qator irsiy kasalliklar (masalan, xeroderma pigmentosum) ta'mirlash tizimlarining buzilishi bilan bog'liq.

Kashfiyot tarixi

Ta'mirlashni o'rganishning boshlanishi 1948 yilda fotoreaktivatsiya hodisasini - ultrabinafsha (UV) nurlari ta'sirida biologik ob'ektlarga zarar etkazishning kamayishi, keyinchalik yorqin ko'rinadigan yorug'lik ta'sirini kashf etgan Albert Kellnerning (AQSh) ishi bilan qo'yilgan. ( engil ta'mirlash).

Tez orada R. Setlou, K. Rupert (AQSh) va boshqalar fotoreaktivlanish maxsus ferment ishtirokida sodir boʻladigan va UV kvantining yutilishi natijasida DNKda hosil boʻlgan timin dimerlarining parchalanishiga olib keladigan fotokimyoviy jarayon ekanligini aniqladilar.

Keyinchalik, ultrabinafsha nurlar va ionlashtiruvchi nurlanishga bakterial sezgirlikning genetik nazoratini o'rganishda u aniqlandi. qorong'u ta'mirlash- hujayralarning ko'rinadigan yorug'lik ishtirokisiz DNKdagi shikastlanishni bartaraf etish xususiyati. UB nurlari bilan nurlangan bakteriya hujayralarining qorong'u ta'mirlanishi mexanizmi A. P. Xovard-Flanders tomonidan bashorat qilingan va 1964 yilda F. Hanavalt va D. Petitjon (AQSh) tomonidan eksperimental ravishda tasdiqlangan. Bakteriyalarda nurlanishdan so'ng o'zgartirilgan nukleotidlar bilan shikastlangan DNK bo'limlari kesilib, hosil bo'lgan bo'shliqlarda DNK qayta sintezlanishi ko'rsatildi.

Ta'mirlash tizimlari nafaqat mikroorganizmlarda, balki hayvonlar va inson hujayralarida ham mavjud bo'lib, ularda ular to'qima madaniyatida o'rganiladi. Odamning irsiy kasalligi ma'lum - kseroderma pigmentoza, unda ta'mirlash buziladi.

DNKning shikastlanish manbalari

DNK shikastlanishining asosiy turlari

Qayta tiklash tizimining qurilmasi

Qayta tiklash tizimlarining har biri quyidagi komponentlarni o'z ichiga oladi:

• DNK helikaz - zanjirdagi kimyoviy jihatdan o'zgartirilgan bo'limlarni "tanib oladigan" va zarar yaqinidagi zanjirni buzadigan ferment;
• DNase (dezoksiribonukleaza) - fosfodiester bog'i bo'ylab 1 DNK zanjirini (nukleotidlar ketma-ketligini) "kesuvchi" va shikastlangan joyni olib tashlaydigan ferment: ekzonukleaza 3` yoki 5` terminal nukleotidlarida, endonukleaza terminaldan boshqa nukleotidlarda ishlaydi;
• DNK polimeraza - o'chirilganini almashtirish uchun DNK zanjirining tegishli qismini sintez qiladigan ferment;
• DNK ligaza polimer zanjiridagi oxirgi aloqani yopadigan va shu bilan uning uzluksizligini tiklaydigan fermentdir.

Qayta tiklash turlari

To'g'ridan-to'g'ri kompensatsiya

To'g'ridan-to'g'ri ta'mirlash - bu DNKdagi zararni bartaraf etishning eng oddiy usuli bo'lib, u odatda tegishli zararni tezda (odatda bir bosqichda) bartaraf eta oladigan, asl nukleotid tuzilishini tiklaydigan maxsus fermentlarni o'z ichiga oladi. Masalan, O6-metilguanin-DNK metiltransferaza shunday ishlaydi, bu metil guruhini azotli asosdan o'zining sistein qoldiqlaridan biriga olib tashlaydi.

Eksizyonni tuzatish

Eksizyonal ta'mirlash (inglizcha excision - kesish) DNKdan zararlangan azotli asoslarni olib tashlashni va keyinchalik to'ldiruvchi zanjir bo'ylab molekulaning normal tuzilishini tiklashni o'z ichiga oladi. Ferment tizimi bir-biriga mos kelmaydigan yoki shikastlangan asoslarni o'z ichiga olgan ikki zanjirli DNKning qisqa bir zanjirli ketma-ketligini olib tashlaydi va qolgan zanjirga to'ldiruvchi ketma-ketlikni sintez qilish orqali ularni almashtiradi.

Eksizyonni tuzatish modifikatsiyalangan DNK asoslarini tuzatishning eng keng tarqalgan usuli hisoblanadi. Bu asosning N-glikozid aloqasini DNK molekulasining shakar-fosfat magistrallari bilan uzib qo'yadigan turli glikozilazlar tomonidan modifikatsiyalangan asosni tan olishga asoslangan. Shu bilan birga, DNKda ma'lum modifikatsiyalangan asoslarning (oksimetilurasil, gipoksantin, 5-metiluratsil, 3-metiladenin, 7-metilguanin va boshqalar) mavjudligini aniq taniydigan glikosilazalar mavjud. Ko'pgina glikosilazalar uchun genning kodlash ketma-ketligidagi nukleotidlardan birini almashtirish bilan bog'liq polimorfizm hozirgi kunga qadar tasvirlangan. Ushbu fermentlarning bir qator izoformlari uchun onkologik kasalliklar xavfi ortishi bilan bog'liqlik o'rnatildi [Chen, 2003].

DNKning yuqori barqarorligi nafaqat uning strukturasining konservatizmi va replikatsiyaning yuqori aniqligi, balki barcha tirik organizmlar hujayralarida maxsus tizimlarning mavjudligi bilan ham ta'minlanadi. kompensatsiyalar DNK dan zararni olib tashlaydi.

Turli xil kimyoviy moddalar, ionlashtiruvchi nurlanish va ultrabinafsha nurlanishning ta'siri DNK tuzilishiga quyidagi zarar etkazishi mumkin:

Yagona asoslarning shikastlanishi (sitozinning urasilga, adeninning gipoksantinga aylanishiga olib keladigan dezaminatsiya; asosli alkillanish; asosiy analoglarni kiritish, nukleotidlarni kiritish va yo'q qilish);

asosiy juftlik shikastlanishi (timin dimerlarining shakllanishi);

zanjir uzilishlari (bir va ikki);

asoslar orasidagi o'zaro bog'lanishlar, shuningdek, DNK-oqsil o'zaro bog'liqliklarining shakllanishi.

Ushbu buzilishlarning ba'zilari ham o'z-o'zidan paydo bo'lishi mumkin, ya'ni. hech qanday zararli omillar ishtirokisiz.

Har qanday turdagi zarar DNKning ikkilamchi tuzilishining buzilishiga olib keladi, bu replikatsiyaning qisman yoki to'liq bloklanishiga sabab bo'ladi. Bunday konformatsion buzilishlar ta'mirlash tizimlari uchun maqsad bo'lib xizmat qiladi. DNK strukturasini tiklash jarayoni genetik ma'lumotlar DNKda ikkita nusxada - qo'sh spiral zanjirlarining har birida bittadan ifodalanishiga asoslanadi. Shu sababli, zanjirlardan biridagi shikastlanish tuzatish fermenti tomonidan olib tashlanishi mumkin va zanjirning bu qismi shikastlanmagan zanjirdagi ma'lumotlar tufayli normal shaklda qayta sintezlanadi.

Hozirgi vaqtda DNKni tiklashning uchta asosiy mexanizmi aniqlangan: fotoreaktivatsiya, eksizyon va replikatsiyadan keyingi ta'mirlash. Oxirgi ikki turga qorong'u reparatsiya ham deyiladi.

Fotoreaktivatsiya ferment ta’sirida parchalanadi fotoliaz, ultrabinafsha nurlanish ta'sirida DNKda paydo bo'ladigan ko'rinadigan yorug'lik, timin dimerlari bilan faollashtirilgan.

eksizyonel ta'mirlash DNKning shikastlanishini tan olish, shikastlangan joyni kesish, DNK zanjirining uzluksizligini tiklash bilan buzilmagan zanjir shabloniga muvofiq DNKni qayta sintez qilishdan iborat. Bu usul, shuningdek, bo'linish turi bo'yicha reparatsiya deb ataladi - almashtirish yoki majoziy ma'noda "kesish - yamoq" mexanizmi. Eksizyonel ta'mirlash ko'p bosqichli jarayon bo'lib, quyidagilardan iborat:

1) zararni "tan olish";

2) bir DNK zanjirining zararlanish yaqinidagi kesilishi (kesimi);

3) shikastlangan joyni olib tashlash (eksizyon);

4) olib tashlangan joy joyida DNKning qayta sintezi;

5) nukleotidlar o'rtasida fosfodiester bog'lanishlarining shakllanishi tufayli ta'mirlangan zanjirning uzluksizligini tiklash
(6.2-rasm)

Guruch. 6.2 Eksizyonni ta'mirlash sxemasi

Tuzatish qo'shilish bilan boshlanadi DNK-N-glikosilaza shikastlangan bazaga. Har xil modifikatsiyalangan asoslarga xos bo'lgan ko'plab DNK-N-glikosilazalar mavjud. Fermentlar o'zgartirilgan asos va dezoksiriboza o'rtasidagi N-glikozid bog'ini gidrolitik yo'l bilan uzadi, bu esa DNK zanjirida AP (apurinik-apirimidin) joyining paydo bo'lishiga olib keladi (birinchi bosqich). AP saytini ta'mirlash faqat ishtirokida sodir bo'lishi mumkin DNK insertazalari, bu to'ldiruvchilik qoidasiga muvofiq dezoksiribozaga asos qo'shadi. Bunday holda, DNK zanjirini kesish, noto'g'ri nukleotidni kesish va uzilishni tuzatish kerak emas. DNK tuzilishiga murakkabroq zarar etkazilganda, ta'mirlashda ishtirok etadigan barcha fermentlar majmuasining ishtiroki zarur (6.2-rasm): AP-endonukleaza AP joyini taniydi va uning yaqinidagi DNK zanjirini kesadi (II bosqich). Sxemada tanaffus sodir bo'lishi bilanoq, ish ishga tushadi AP ekzonukleaza, bu xatoni o'z ichiga olgan DNK parchasini olib tashlaydi (III bosqich). DNK polimeraza b bir-birini to'ldirish tamoyiliga ko'ra paydo bo'lgan bo'shliqni hosil qiladi (IV bosqich). DNK ligaza yangi sintez qilingan fragmentning 3¢-uchini asosiy zanjir bilan bog'laydi va zararni tuzatishni yakunlaydi (V bosqich).

Postreplikativ remont eksizyon DNKning replikatsiyasidan oldin barcha shikastlanishlarini bartaraf eta olmagan hollarda yoqiladi. Bunday holda, shikastlangan molekulalarning ko'payishi bir zanjirli bo'shliqlar bilan DNKning paydo bo'lishiga olib keladi va rekombinatsiya paytida mahalliy struktura tiklanadi.

Ta'mirlash tizimidagi tug'ma nuqsonlar kseroderma pigmentosum, ataksiya-telangiektaziya, trichotiodistrofiya va progeriya kabi irsiy kasalliklarning sababi hisoblanadi.

DNK TA'MORI

Qayta tiklash tizimlari

2 Eksizyonni tuzatish. Misollar va turlari

3 DNK replikatsiyasi xatolarini tuzatish

4 Bakteriyalarda rekombinant (replikatsiyadan keyingi) ta'mirlash

5 SOS tuzatish

DNKni tiklash tizimlari bakteriyalardan odamlarga evolyutsiyada ancha konservativdir va E. coli da eng yaxshi o'rganiladi.

Qayta tiklashning ikki turi mavjud:to'g'ri va eksizyon

To'g'ridan-to'g'ri kompensatsiya

To'g'ridan-to'g'ri ta'mirlash - bu DNKdagi shikastlanishni bartaraf etishning eng oddiy usuli bo'lib, u odatda tez (odatda bir bosqichda) tegishli zararni bartaraf eta oladigan, nukleotidlarning asl tuzilishini tiklaydigan maxsus fermentlarni o'z ichiga oladi.

1. Bu, masalan, ishlaydiO6-metilguanin-DNK-metiltransferaza

(o'z joniga qasd qiluvchi ferment) metil guruhini azotli asosdan o'zining sistein qoldiqlaridan biriga olib tashlaydi.

E. coli da bu oqsilning 100 tagacha molekulasi 1 daqiqada sintezlanishi mumkin. Yuqori eukariotlarning oqsili, funktsiyasi o'xshash bo'lib, ichki va tashqi alkillashtiruvchi omillar ta'sirida saraton kasalligidan himoya qilishda muhim rol o'ynaydi.

DNK insertazasi

2. DNK insertazalari

fotoliaz

3. Timin dimerlari tomonidan "kashta tikilgan" to'g'ridan-to'g'ri kompensatsiya rol o'ynaganfotoliaz, ular tegishli fotokimyoviy transformatsiyani amalga oshiradilar. DNK fotoliazalari to'lqin uzunligi 300 - 600 nm (ko'rinadigan hudud) bo'lgan yorug'lik bilan faollashtirilgan fermentlar guruhi bo'lib, ular uchun ularning tuzilishida maxsus yorug'likka sezgir markaz mavjud.

Ular tabiatda keng tarqalgan va bakteriyalar, xamirturushlar, hasharotlar, sudraluvchilar, amfibiyalar va odamlarda uchraydi. Bu fermentlar fermentning fotokimyoviy faollashuvida ishtirok etadigan turli kofaktorlarni (FADH, tetrahidrofoliy kislota va boshqalar) talab qiladi. E. coli fotoliazasi 35 kDa oqsil bilan mustahkam bog'langan oligoribonukleotid uzunligi 10-15 nukleotid ferment faolligi uchun zarur.

To'g'ridan-to'g'ri to'lovlarga misollar

1. Metillangan asos O 6-mG metiltransferaza fermenti tomonidan dimetillanganO6-metilguanin-DNK-metiltransferaza (o'z joniga qasd qiluvchi ferment) metil guruhini uning qoldiqlaridan biriga o'tkazadi

sistein

2. AP joylari chaqirilgan fermentlar yordamida purinlarni to'g'ridan-to'g'ri kiritish orqali tuzatilishi mumkinDNK insertazalari(ingliz tilidan insert- insert).

DNKdagi to'g'ridan-to'g'ri zararni ta'mirlash misoli sxemasi - metillangan asos. O6- mgmetil guruhini uning sistein aminokislota qoldiqlaridan biriga o'tkazadigan metiltransferaza fermenti tomonidan demetillangan.

3. Fotoliaz timin dimeriga yopishadi va bu kompleksni ko'rinadigan yorug'lik (300-600 nm) bilan nurlantirgandan so'ng, dimer kengayadi.

DNKdagi zararni to'g'ridan-to'g'ri ta'mirlash misoli sxemasi - fotoliaz

timin dimeriga yopishadi va ko'rinadigan yorug'lik bilan nurlantirilgandan so'ng, bu dimer kengayadi.

Eksizyonni tuzatish

(ingliz tilidan eksizyon - kesish).

TA'RIF

Eksizyonni tuzatish kiradi olib tashlash zararlangan azotli asoslar DNK dan va keyingi tiklanish normal molekulyar tuzilish.

MEXANIZMA

Eksizyonni tiklashda odatda bir nechta fermentlar ishtirok etadi va jarayonning o'zi ta'sir qiladi

nafaqat shikastlangan ,

balki qo'shni nukleotidlar ham .

SHARTLAR

Eksizyonni tiklash uchun DNKning ikkinchi (qo'shimcha) zanjiri talab qilinadi. Eksizyonli ta'mirlashning umumiy soddalashtirilgan sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 171.

BOSQICHLAR

Eksizyonni tuzatishning birinchi bosqichi g'ayritabiiy azotli asoslarni kesishdir. Bu guruh tomonidan katalizlanadiDNK-N- glikozilaza- deoksiriboza va azotli asos o'rtasidagi glikozid bog'ini ajratuvchi fermentlar.

MUHIM QAYD:

DainsonDNK-N- glikozilazayuqori substrat o'ziga xos xususiyatiga ega: bu oilaning turli fermentlari tan oladi va aktsiz turli xil anomal asoslar(8-oksoguanin, urasil, metilpurinlar va boshqalar).

DabakteriyalarDNK-N- glikozilazabunday substrat o'ziga xos xususiyatiga ega emas.

UMUMIY EKSIZIYON TA'MIRLASH FERENTLARI

NAME	FUNCTION	MEXANIZMA
DNK-N- glikozilaza	anormal azotli asoslarni kesish	deoksiriboza o'rtasidagi glikozid bog'ini ajratadi va azotli asos
AP endonukleaza	keyingi fermentning ishlashi uchun sharoit yaratadi - ekzonukleazlar	AP joyidagi DNK molekulasining shakar-fosfat magistralini buzadi
ekzonukleaza	bir necha nukleotidlarni parchalaydi	bir DNK zanjirining shikastlangan qismidan bir nechta nukleotidlarni ketma-ket ajratib oladi

USHBU MEXANIZANING MAXSUS BAYTA QADAMLARI:

Harakat natijasida DNK- N- glikozilazaferment tomonidan hujumga uchragan AP joyi hosil bo'ladi AR-endonukleaza. U AP joyidagi DNK molekulasining shakar-fosfat magistralini buzadi va shu bilan keyingi fermentning ishlashi uchun sharoit yaratadi - ekzonukleazlar, bu bir DNK zanjirining shikastlangan qismidan bir nechta nukleotidlarni ketma-ket ajratib turadi.

Bakterial hujayralarda bo'shatilgan joy ishtiroki bilan tegishli nukleotidlar bilan to'ldiriladi DNK polimeraza I DNKning ikkinchi (to'ldiruvchi) zanjiriga yo'naltirilgan.

Chunki DNK polimeraza I ikki zanjirli DNKning uzilishida iplardan birining 3' uchini uzaytira oladi va xuddi shu uzilishning 5' uchidan nukleotidlarni olib tashlaydi.

bular. anglash "nik-translyatsiya" , bu ferment DNKni tiklashda asosiy rol o'ynaydi. Ta'mirlangan joylarning oxirgi tikuvi amalga oshiriladi DNK ligaza.

Eukaryotik (sutemizuvchilar) hujayralarida

Sutemizuvchilar hujayralarida DNK eksizyonini tiklash boshqa ferment faolligining keskin oshishi bilan birga keladi,poli ADP-riboza polimeraza . Shu bilan birga, bu sodir bo'ladi Xromatin oqsillarining ADP-ribosillanishi(gistonlar va giston bo'lmagan oqsillar), bu ularning DNK bilan bog'lanishining zaiflashishiga olib keladi va ta'mirlash fermentlariga kirishni ochadi.

Donor ADP-ribozabu reaktsiyalardaNAD+, rentgen nurlanishi natijasida etkazilgan zararni eksizyon bilan tiklashda zahiralari sezilarli darajada tugaydi:

Salbiy zaryadlangan qoldiqlar ADP-riboza molekulaning ichki tarkibidan NAD+ radikal orqali qo'shilishglutamin kislotalar yoki fosfoserinkromatin oqsillariga, bu oqsillarning musbat zaryadlarini neytrallash va ularning DNK bilan aloqasini zaiflashishiga olib keladi.

FERMENTLAR GURUHI NIMA

DNK - glikosilazlar

deoksiriboza va azotli asos o'rtasidagi glikozid bog'ini ajratadi

anormal azotli asoslarning eksiziyasiga olib keladi

DNK - glikosilazlar , hujayralardagi DNKga oksidlovchi zararni bartaraf etishda ishtirok etadi prokaryotlar va eukariotlar, juda xilma-xil bo'lib, substratning o'ziga xosligi, fazoviy tuzilishi va DNK bilan o'zaro ta'sir qilish usullari bilan farqlanadi.

Eng ko'p o'rganilgan DNK glikozilazalariga quyidagilar kiradi:

endonukleaza III(EndoIII),

amidopirimidin-DNK-glikosilaza hosil qiladi (fpg)

Mut T Va

Mut Ycoli.

Endonukleaza IIIE. coli DNKni taniydi va maxsus ajratadi oksidlangan pirimidin asoslari.

Bu ferment monomer globulyar oqsildan iborat 211 aminokislotalar qoldiqlari (mol. og'irligi 23,4 kDa). Endo III ni kodlovchi gen ketma-ketligi aniqlandi va uning nukleotidlar ketma-ketligi aniqlandi. Endo III temir-oltingugurt oqsili [(4 Fe-4S elementga ega bo'lgan )2+-oqsil] ikkinchi darajali tuzilish"yunoncha kalit" yozing (spiral - soch turmagi - spiral), DNK bilan bog'lanish uchun xizmat qiladi. Xuddi shunday substrat o'ziga xosligi va shunga o'xshash aminokislotalar ketma-ketligiga ega bo'lgan fermentlar ham ajratilgan sigir va inson hujayralari.

Amidopiridin-DNK-glikosilaza hosil qiladi E. coli oksidlangan geterotsiklikni "tanadi" va parchalaydi purin seriyasining asoslari .

EKSIZIYON TA'MIRLASH SXEMASI 1-bosqich

DNKN

EKSIZIYON TA'MIRLASH SXEMASI

1 DNKNglikozidaza shikastlangan bazani olib tashlaydi

AR endonukleaza DNKni buzadi

2 Eksonukleaza bir qator nukleotidlarni olib tashlaydi

3 DNK polimeraza bo'sh joyni komplementar bilan to'ldiradi

Mononukleotidlar

DNK ligaza ta'mirlangan DNK zanjirini o'zaro bog'laydi

Mut T- molekulyar og'irligi 15 kDa bo'lgan, nukleozid trifosfataza faolligiga ega bo'lgan kichik protein, asosan dGTP ni dGMP va pirofosfatga gidrolizlaydi.

Mut T ning biologik roli replikatsiya jarayonida kanonik bo'lmagan juftliklar hosil bo'lishining oldini olishdirA: G Va A: 8-oxo-G.

Bunday juftliklar qachon paydo bo'lishi mumkin oksidlangan shakl

dGTP (8-okso-dGTP) aylanadi substrat DNK polimeraza.

Mut T gidrolizlanadi 8-okso-dGTPdGTP dan 10 baravar tezroq.

Bu qiladi 8-okso-dGTPeng ko'p afzal qilingan substratMutTva uning funksional rolini tushuntiradi.

Mut Yadenin va deoksiriboza o'rtasidagi N-glikozidik bog'ni ajratuvchi o'ziga xos adenin-DNK glikozilazasi adenozin, guanin bilan kanonik bo'lmagan juftlikni hosil qiladi.

Ushbu fermentning funktsional roli mutatsiyani oldini olishdir

T:A - G:A tomonidan buzilmagan qoldiqning bo'linishi adeninA tayanch juftidan: 8-okso-G.

Nukleotid eksizyonini tiklash

(ATPga bog'liq bo'lgan DNK shikastlanishini yo'qotish mexanizmi)

So'nggi paytlarda eksizyonni tuzatishda DNKdan zararni olib tashlash uchun ATPga bog'liq mexanizmga alohida e'tibor berildi. Ushbu turdagi eksizyonni tuzatish nukleotid eksizyonini tuzatish (NER) deb ataladi.

U IKKI BOSQACHNI o'z ichiga oladi :

1. DNKdan olib tashlasholigonükleotid qismlari zararni o'z ichiga olgan va

Eksinukleaza

2. fermentlar majmuasi (nukleazalar, DNK polimerazalar, DNK ligazalari va boshqalar) ishtirokida DNK zanjirining keyingi qayta tiklanishi.

DNK fragmentini olib tashlash sodir bo'ladi shikastlangan har ikki tomonda nukleotid. Olib tashlangan oligonukleotid bo'laklarining uzunligi prokaryotlar va eukariotlar o'rtasida farq qiladi.

Prokaryotlardan DNK bo'lagini olib tashlash

Shunday qilib, E. coli, B. subtilus, Micrococcus luteus, uzunlikdagi bo'lak. 12-13 nukleotidlar

Eukariotlardan DNK fragmentini olib tashlash

va xamirturushda, amfibiyalarda va odamlarda, dan iborat bo'lak 24-32 nukleotidlar.

Eksinukleaza- DNK parchalarini olib tashlaydigan ferment

DNK fragmenti ferment tomonidan parchalanadieksinukleaza(eksinukleaza). E. coli da bu ferment 3 xil protomerdan iborat -

uvra

uvr B

uvr C

ularning har biri DNK bo'lagining eksizyonel bo'linishi paytida o'ziga xos funktsiyani bajaradi. Bu oqsillarning nomi so'zlarning birinchi harflari bilan beriladi"ultra binafsha ta'mirlash".

Protomer uvr AATPaz faolligiga ega, DNK bilan dimer shaklida bog'lanadi, amalga oshiradi

birlamchi zararni aniqlash va

bog'lashuvr B

Protomer uvr B ega:

1 . Yashirin Konformatsiyalarni o'zgartirish va DNK qo'sh spiralini ochish uchun zarur bo'lgan ATPaz va yashirin spiral faolligi;

2. Endonukleaza faollik, yon tomondan internukleotid (fosfodiester) bog'lanishini uzishZ" - oxiriparchalangan bo'lak.

Protomer uvr Ckabi harakat qiladi endonukleaza, bilan ta'mirlangan DNK zanjirida tanaffus joriy etish5" - oxirikesilgan parcha.

Shunday qilib, protomerlaruvr A, uvr B, uvr Cma'lum bir ketma-ketlikda DNK bilan o'zaro ta'sir qiladi, ATPga bog'liq reaktsiyani amalga oshiradioligonukleotid fragmentining ajralishi ta'mirlanayotgan DNK zanjiridan.

Natijada DNK molekulasidagi bo'shliq DNK polimeraza I va DNK ligaza ishtirokida tiklanadi. Yuqoridagi fermentlar ishtirokida eksizyonli tuzatish modeli rasmda ko'rsatilgan. 172.

Odamlarda eksizyonli tuzatishlar

Inson eksizyonini tuzatish ham ATPga bog'liq va o'z ichiga oladiuchta asosiy qadam :

zararni aniqlash,

DNK zanjirini ikki marta kesish,

reduktiv sintez va

ta'mirlangan ipni bog'lash.

Biroq, inson DNK eksizyonini tiklashni o'z ichiga oladi

25 xil polipeptidlar ,

16 ularning protomerlari bo'lgan oligonukleotid fragmentining bo'linishida ishtirok etadilarekssinukleazlar,

va qolganlari 9 molekulaning ta'mirlangan qismini sintezini amalga oshirish.

Odamlarda DNKni tiklash tizimida transkripsiya oqsillari juda muhim rol o'ynaydi -

RNK polimeraza II Va

TF dushanbaoltita asosiy transkripsiya omillaridan biri eukariot.

Shuni ta'kidlash kerakki, prokaryotlarda ham, eukariotlarda ham eksizyonning tiklanishi DNKning funktsional holatiga bog'liq:

transkripsiyalangan DNK tezroq tiklanadi

transkripsiyadan ko'ra harakatsiz.

Ushbu hodisa quyidagi omillar bilan izohlanadi:

xromatin tuzilishi,

transkripsiyalangan DNK hududlari zanjirlarining homologiyasi,

zanjirning shikastlanish ta'siri va uning RNK polimeraza ta'siri.

MUHIM QAYD:

DNKni kodlash zanjiri (ma'lumotni saqlash zanjiri)

DNKning MATRIX ZANJIRI (ma'lumotlar undan o'chiriladi)

Ma'lumki, bunday katta zararlar timin dimerining shakllanishi, agar ular paydo bo'lsa, bakteriyalarda ham, odamlarda ham transkripsiyani bloklaydi matritsali sxema DNK (zarar kodlash zanjirlar ta'sir qilmasin transkripsiya kompleksiga). RNK polimeraza DNK shikastlanish joyida to'xtaydi va transkripsiya kompleksining ishini bloklaydi.

Transkripsiya-ta'mirlash bog'lanish omili (TRCF) .

E. coli-da transkripsiyani tiklashning kuchayishi bitta maxsus protein orqali amalga oshiriladi -Transkripsiya-ta'mirlash bog'lanish omili (TRCF) .

Bu protein hissa qo'shadi :

1. RNK polimerazasini DNKdan ajratish

2. bir vaqtning o'zida oqsil kompleksining shakllanishini rag'batlantiradi,

Zarar ko'rgan hududni ta'mirlashni amalga oshirish.

Ta'mirlash oxirida RNK polimeraza o'z joyiga tushadi va transkripsiya davom etadi (rasmga qarang).

Shunday qilib, eksizyonli ta'mirlashning umumiy sxemasi

1. DNK-N -glikosilaz shikastlangan asosni olib tashlaydi

2. AR-endonukleaza DNK zanjirida uzilishni keltirib chiqaradi

3. Eksonukleaza bir qator nukleotidlarni olib tashlaydi

4. DNK polimeraza bo'shatilgan maydonni to'ldiradi

Komplementar nukleotidlar

5. DNK ligaza ta'mirlangan DNK zanjirini o'zaro bog'laydi

DNK replikatsiyasidagi xatolarni tuzatish

metillanish orqali

DNK replikatsiyasi paytida azotli asoslarni juftlashtirishdagi xatolar juda tez-tez uchraydi (bakteriyalarda 10 ming nukleotidga bir marta), buning natijasidaDNKning qiz zanjiriga kiradi onalik zanjirining nukleotidlariga komplementar bo'lmagan nukleotidlar kiradi -mos kelmasligi(inglizcha mos kelmasligi n e o'yin).

Shunga qaramasdanDNK polimeraza Iprokaryot o'z-o'zini tuzatish qobiliyatiga ega, uning noto'g'ri biriktirilgan nukleotidlarni yo'q qilish harakatlari ba'zan etarli emas, keyin esa DNKda ba'zi noto'g'ri (to'ldiruvchi bo'lmagan) juftliklar qoladi.

Bunday holda, tuzatish bilan bog'liq bo'lgan muayyan tizim yordamida amalga oshiriladiDNK metilatsiyasi . Ushbu ta'mirlash tizimining harakati replikatsiyadan so'ng, ma'lum vaqtdan so'ng (bir necha daqiqa) DNK metilatsiyaga uchraydi.

E. coli metillangan asosan adenin ta'lim bilan

N6-metil-adenin (N6-mA).

Shu nuqtaga qadar yangi sintez qilingan(sho'ba korxona)zanjir metillanmagan holda qoladi.

Agar bunday zanjirda juftlanmagan nukleotidlar mavjud bo'lsa, u holda u ta'mirlanadi: Shunday qilibmetillanish belgilari DNK va

xatolarni tuzatish tizimini o'z ichiga oladi replikatsiya.

Ushbu reparatsiya tizimida maxsus tuzilmalar tan olingan:

keyingi ketma-ketlikG-N6-mA-T-CVa Keyingisi uning orqasida deformatsiya

qo'sh spiralda to'ldiruvchining etishmasligi joyida (quyidagi rasm).

ichidagi juftlanmagan nukleotidlarni yo'q qilishda yarim metillangan DNK molekulasining sirtini skanerlaydigan DNK molekulasida juda murakkab ta'mirlash fermentlari majmuasi ishtirok etadi;bolalar zanjirining bir qismini kesadi murojaat qilish mos kelmaslik, keyin esa qurish uchun sharoit yaratadi

uning kerakli (to'ldiruvchi) nukleotidlari.

Ushbu kompleksning turli tarkibiy qismlari turli xil faoliyatga ega.nukleaz,

spiral,

ATPaznoy,

DNKdagi tanaffuslarni kiritish va nukleotidlarni parchalash, DNKning qo'sh spiralini ochish va kompleksning molekulaning tiklangan qismi bo'ylab harakatlanishi uchun energiya bilan ta'minlash uchun zarur.

Tuzilishi va funktsiyalari bo'yicha o'xshash tuzatuvchi fermentlar majmuasi ham odamlarda topilgan.

Rekombinant (replikatsiyadan keyingi) tuzatish

Yuqoridagi ta'mirlash tizimlari u yoki bu sabablarga ko'ra buzilgan hollarda, DNK zanjirlarida bo'shliqlar (kam ta'mirlangan joylar) paydo bo'lishi mumkin. ba'zan juda muhim, bu replikatsiya tizimining buzilishi bilan to'la va hujayra o'limiga olib kelishi mumkin.

Bunday holda, hujayra bir DNK molekulasini tiklash uchun replikatsiyadan so'ng olingan boshqa DNK molekulasidan foydalanishi mumkin, ya'ni buning uchun mexanizmni jalb qilishi mumkin.rekombinatsiya.

Bakteriyalarda

Bakteriyalarda rekombinant ta'mirlash ishtirok etadiRec A proteini. U bir ipli DNK mintaqasiga bog'lanadi va uni rekombinatsiyaga jalb qiladiboshqa DNK molekulasining buzilmagan iplarining gomologik hududlari .

Natijada, tiklanayotgan DNK molekulasining singan (tarkibida bo'shliqlar mavjud) ham, buzilmagan zanjirlari ham bo'ladi. juftlashgan Buzilmagan komplementar DNK hududlari bilan, bu yuqorida tavsiflangan tizimlar tomonidan tuzatish imkoniyatini ochadi.

Shu bilan birga, bo'lishi mumkin kesish maxsus parcha va

to'ldirishuning yordami bilan nuqsonli zanjirdagi bo'shliqlar.

DNK zanjirlarida hosil bo'lgan bo'shliqlar va uzilishlar ishtirokida to'ldiriladiDNK polimeraza I va DNK ligaza .

SOS tuzatish

Ushbu tizimning mavjudligi birinchi marta 1974 yilda M. Radman tomonidan ilgari surilgan. Shuningdek, u ushbu mexanizmga "SOS" (jonimizni asrang) xalqaro avariya signalini kiritish orqali nom bergan.

Haqiqatan ham, bu tizim qachon yoqiladi DNKga zarar shunchalik katta bo'ladiki, u hujayra hayotiga tahdid soladi. Bunday holda, DNKni ta'mirlash bilan bog'liq bo'lgan turli xil hujayra jarayonlarida ishtirok etadigan turli xil genlar guruhining faolligi paydo bo'ladi.

DNKdagi zarar miqdori bilan belgilanadigan ma'lum genlarning kiritilishi turli xil ahamiyatga ega bo'lgan hujayrali javoblarga olib keladi (standartdan boshlab). zararni qoplash nukleotidlar va oxiri bostirish hujayra bo'linishi).

Eng ko'p o'rganilganSOS tuzatishE. coli da, ularning asosiy ishtirokchilari kodlangan oqsillardir genlar Rec AVaLex A.

Birinchisi ko'p funktsiyaliRec A proteini ishtirok etish

V DNK rekombinatsiyasi, shuningdek

V gen transkripsiyasini tartibga solish fag lambdaE. coli ni yuqtirgan,

va ikkinchi (Lex A proteini)hisoblanadi repressor uchun mo'ljallangan genlarning katta guruhining transkripsiyasi DNKni tiklash bakteriyalar. U taqiqlangan yoki hal qilinganda ta'mirlash faollashtirilgan.

Bog'lash Lex A bilan Rec Aolib boradi ikkinchisining bo'linishiga va shunga muvofiq ta'mirlash genlarini faollashtirish.

O'z navbatida, bakterial SOS tizimining induktsiyasi xizmat qiladifag lambda xavf signali va payg'ambarning o'zgarishiga sabab bo'ladi passivdan faolga (litik) yo'l mavjudligi, shuning uchun sabab bo'ladi xost hujayralarining o'limi.

SOS ta'mirlash tizimi nafaqat bakteriyalarda, balki hayvonlar va odamlarda ham topilgan.

SOS DNK shikastlanishini tiklashda ishtirok etadigan genlar

Genlar	Gen faollashuvining oqibatlari
uvr A, B, C, D	DNKning ikkilamchi strukturasining shikastlanishini tiklash
Rec A	Replikatsiyadan keyingi ta'mirlash, SOS tizimining induksiyalari
lex A	SOS tizimini o'chirish
rec N, ruv	Ikki ipning uzilishlarini ta'mirlash
	Rekombinatsiyani ta'mirlashni ta'minlash
umu C, D	DNK polimeraza xossalarining o'zgarishi natijasida yuzaga kelgan mutagenez
sul A	Hujayra bo'linishini bostirish

Xulosa

DNK shikastlanishini tiklash boshqa fundamental molekulyar genetik jarayonlar bilan chambarchas bog'liq: replikatsiya, transkripsiya va rekombinatsiya. Bu jarayonlarning barchasi o'zaro bog'langan Ko'p sonli turli xil oqsillar tomonidan xizmat qiladigan umumiy o'zaro ta'sir tizimiga kiradi, ularning aksariyati ko'p funksiyali molekulalardir. genetik ma'lumotlarning amalga oshirilishini nazorat qilish pro- va eukaryotik hujayralarda. Shu bilan birga, tabiatning mavjudligi aniq "tejamang" boshqaruv elementlari bo'yicha, DNKdagi zararlarni tuzatish uchun eng murakkab tizimlarni yaratish xavfli organizm uchun va ayniqsa uning avlodlari uchun. Boshqa tomondan, reparativ qobiliyat organizmning genetik holatini saqlab qolish uchun etarli bo'lmagan hollarda, dasturlashtirilgan hujayra o'limiga ehtiyoj bor -apoptoz..

NIKLEOTIDLARNI EKSIZIYON TA'MIRLASH SXEMASI E. COLIEXINUCLEASE ISTIROKI BILAN

1. TRANSKRIPSION MUSTAQIL MEXANIZMASI

2. TRANSKRIPSIYAGA BOG'LI MEXANIZMASI

3. TA’MIRLASHNING UMUMIY BOSQICHI

SHARTLI BELGILAR

A - oqsiluvr A

B - oqsiluvr IN

C - oqsiluvr BILAN

kichik qora uchburchak - belgi shikastlanish joyini ko'rsatadi

DNK METILLANIShI BILAN BOG'LIK TA'MIRLASH SXEMASI