Репарація однониткових розривів в ДНК

Коли при пошкодженні ДНК була «зачеплена» лише один з двох ланцюжків, клітина може використовувати другий, інтактний ланцюжок, як матрицю, шаблону для відновлення пошкодженої ДНК. Існує ряд механізмів, що забезпечують цей процес, шляхом вирізання (ексцизії) пошкодженої ділянки, і заміни його новим, неушкодженою, яка була синтезована компліментарно інтактному ланцюжку ДНК.

Таких механізмів відомо три типи.

  1. Ексцизія основи. Займається виправленням ушкоджень, що мають місце тільки в одній парі основ, (Приклад: видалення ушкодженої А* з триплетів TA* T і заміною її на інтактну А відповідно до комплементарних кодонів АТА в інтактному ланцюжку ДНК). В ході цього процесу фермент глікозілаза видаляє пошкоджену основу, перерізаючи зв’язок основи з дезоксирибозою. Потім за допомогою ендонуклеази відбувається перерізання цукрофосфатногоостова в місці, де раніше було пошкоджене азотистих основ, створюючи однонитковой розрив. Після чого до сайту розриву залучається ДНК-полімераза і синтезує нову основу, точно таку ж як вирізану, але неушкоджену, тому що А* завжди замінюється на А, Т* на Т і т.д., причому керується ДНК-полімераза протилежним ланцюжком ДНК в якості матриці відновлення. Потім ДНК-лігаза зашиває отриманий розрив в цукрофосфатноу остові, завершуючи процес відновлення.
  2. Ексцизія нуклеотиду. Застосовується, коли ДНК завдано серйозної шкоди, який порушив саму форму подвійної спіралі, наприклад, при димеризації піримідинів. У таких випадках використовується триступеневий процес. На першому етапі визначається місце де сталося пошкодження, потім по обидва боки від «епіцентру» ендонуклеази видаляють 12-24х нуклеотидні ділянки ДНК, замість яких ДНК-полімеразами синтезуються точно такі ж фрагменти, але вже без пошкоджень, причому в якості матриці відновлення використовується другий, інтактний ланцюжок ДНК. Потім лігази «пришивають» ці фрагменти на місце пошкоджених, закінчуючи процес репарації. Це вельми еволюційно-консервативна система, яка характерна майже для всіх еукаріотичних і прокаріотичних клітин, що говорить про її давнину. Проте система нуклеотидної ексцизії у еукаріот набагато складніша, ніж у бактерій і архей і включає в себе більшу кількість білків і білок-білкових взаємодій.
  3. Комплементарне виправлення. Застосовується, коли при пейрінзі компліментарних основ допущені помилки виду А-Г або С-Т (а не А-Т, Г-С в нормі). Ця система спирається на процес «вичитки» ДНК. Складається, як мінімум, з двох білків – один знаходить помилку, а другий залучає ендонуклеази для вирізання пошкодженого регіону. Потім ДНК-полімераза синтезує вирізаний фрагмент de novo, використовуючи інтактний ланцюжок в якості матриці відновлення, а лігаза зашиває розріз в цукрофосфатному остові, завершуючи процес відновлення помилки. Ця система відрізняється за типами білків у бактерій і еукаріот, хоча самі по собі функції, що входять в систему білків аналогічні.

Всі ці методи відновлення відносяться до точних, тому що ймовірність помилки при їх застосуванні мізерно мала, бо у всіх описаних випадках присутня інтактний ланцюжок ДНК, який грає роль матриці відновлення, тобто зразка складу нормального ланцюжка.

Top
ukUkrainian
en_GBEnglish ukUkrainian