Исправление ошибок спаривания ДНК. Мисмэтч-репарация. Рекомбинационная репарация.

Мисмэтч-репарация исправляет ошибки, возникающие в результате нарушения комплементарности пар AT или GC в дочерней цепи при включении в них некомплементарных нуклеотидов. Особенность данного механизма, состоит в том, что он способен отличить «старую» цепь ДНК от «новой» и исправить именно вновь синтезированную. В основе данного феномена лежит то важное свойство, что материнская цепь несет в последовательностях GATC аденины с присоединенными к ним сразу после окончания репликации метальными группами.

Вследствие этого во время следующего цикла репликации материнская и дочерняя цепи становятся структурно различимыми, так как до окончания данного цикла дочерняя цепь остается неметилированной. Именно в этот временной промежуток и должны быть исправлены ошибки спаривания оснований. Генетическая репарация неспаренных оснований обнаружена в клетках и человека, и дрожжей. Механизм коррекции ошибок такого типа, базирующийся на сочетанном действии продуктов четырех генов mut (И, L, S и U) и получивший название «система MutHSLU», достаточно хорошо изучен у E. coti. Такое взаимодействие протекает в несколько этапов, на первом из которых к паре некомплементарных оснований присоединяется MutS — белковый продукт гена mutS, распознающего нарушения такого типа. Соединившись с участком, включающим неправильное основание, этот белок сразу же образует комплекс и с продуктом гена mutt. Сформированный трехчленный комплекс активирует продукт гена тutН (до этого момента находившийся в латентном состоянии) для связывания с ближайшей неметилированной последовательностью GATC. Обладающий эндонуклеазной активностью продукт гена тutН может разрезать дочернюю цепь как с 5'-, так и с З'-стороны от аденина. В первом случае к белку MutH присоединится экзонуклеаза, которая разрушит дочернюю цепь в направлении 5'-3' до места неверного спаривания и несколько дальше. А во втором — другая экзонуклеаза, c 3'-5'-активностью, двигаясь по дочерней цепи ДНК, также разрушит ее ошибочный фрагмент. Дальнейший ход событий аналогичен описанным этапам ресинтеза и лигирования концов в ходе эксцизионной репарации. Механизм коррекции, при котором восстановлению подвергается определенная цепь ДНК, называется направленным. Эксцизионная репарация обнаружена как у простейших, так и в культуре клеток млекопитающих. В частности в культуре клеток здоровых людей после облучения ее ультрафиолетом через 20 ч из ДНК исчезает до 90% тиминовых димеров (со скоростью около 40 000 димеров в час).

Пострепликативная репарация осуществляется в тех случаях, когда повреждение доживает до фазы репликации (слишком много повреждений, или повреждение возникло непосредственно перед репликацией) или имеет такую природу, которая делает невозможным его исправление с помощью эксцизионной репарации (например, сшивка цепей ДНК). Важная характеристика пострепликативной системы репарации - точность синтеза ДН К, не уступающая той, что наблюдается при обычной репликации.

репарация молекул ДНК

Эта система играет особенно важную роль у эукариот, обеспечивая возможность копирования даже с поврежденной матрицы (хотя и с увеличенным количеством ошибок). Одна из разновидностей этого типа репарации ДНК- рекомбинационная репарация.

Данный вариант пострепликативной репарации использует рекомбинацию для получения неповрежденной копии генетического материала. Этот тип репарации ДНК был открыт в клетках мутантов E. coli, неспособных выoеплять тиминовые димеры.

После действия ультрафиолета в таких клетках с помощью ДНК-полимеразы III синтезируется ДНК с одноцепочечными пробелами -брешами, которые исчезают при последующей инкубации клеток в питательной среде за счет рекомбинации между двумя сестринскими дуплексами. У Е. coli эти обмены осуществляются с помощью продуктов генов rec (А, В и С). Кроме них, в заключительном этапе ресинтеза и сшивания участвуют ДНК-полимераза I илигаза.

Механизм пострепликативной репарации ДНК, происходящей уже в первые минуты после облучения, наименее специфичен, гак как отсутствует этап узнавания повреждения. Это быстрый способ восстановления нативной структуры, по крайней мере, части дочерних молекул ДНК. Таким образом, данная система позволяет полностью пройти процессу репликации на матрице поврежденной ДНК, но не удаляет повреждения: оно остается в исходных родительских цепях и может быть удалено на других этапах клеточного цикла, например, с помощью эксцизионной репарации.

- Читать далее "SOS репарация ДНК. Характеристика и механизмы SOS репарации ДНК."

Оглавление темы "Репликация ДНК - виды и механизмы.":
1. Элонгация цепей ДНК. Элонгация как этап синтеза ДНК.
2. Репликация ДНК. Характеристика параметров репликации.
3. Двунаправленность репликации ДНК. Полирепликонность и асинхронность репликации.
4. Восстановление или репарация ДНК. Нарушение первичной структуры ДНК.
5. Виды репарации ДНК. Фотореактивация.
6. Репарация ДНК за счет ДНК-полимераз. Эксцизионная репарация ДНК.
7. Исправление ошибок спаривания ДНК. Мисмэтч-репарация. Рекомбинационная репарация.
8. SOS репарация ДНК. Характеристика и механизмы SOS репарации ДНК.
9. Репарация ДНК и наследственные болезни. Пигментная ксеродерма.
10. Синдром Коккейна. Трихотиодистрофия. Генетические основы синдрома Коккейна и трихотиодистрофии.

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: