Механизмы репарации ДНК. Фотореактивация. Болезни, связанные с нарушением процессов репарации.

различают 3 возможности предмутационных повреждения ДНК
1) мутаген включается в ДНК вместо нормального азотистого основания
2) мутаген не встраивается в днк, но изменяет азотистое основание, что нарушает репликацию ведет к мутации
3) мутаген может повредить один или несколько азотистых оснований, при этом затруднен процесс репликации и спаивание с другим азотистым основанием

большинство таких повреждения исправляются с помощью механизмов репарации.
репарация днк восстановление, повреждений днк, препятствующее формированию мутаций.
выделяют 3 типа репарации днк:
1. дорепликативная
- фотореактивация
-тепловая эксцизионная репарация
2. Пострепликативная - происходит за счет процессов рекомбинации. Если повреждение в одной цепи, а в соседней хроматиде участок нормальный, то за счет рекомбинации молекула восстанавливается

3. Индуцированная репарация – зависит у бактерий от функционирования генов recA lexA- SOS-репарация (возникает при массовом повреждении).

Фотореактивация – репарация, которая зависит от света. Фотореактивирующее действие видимого света связано с активностью фермента дезоксириботидпиримедин фотолиаза, специфично связывающейся с УФ-облученной ДНК и расщепляющей на мономеры основные УФ-фотопродукты-димеры двух соседних перимединов в одной цепи ДНК, объединенных циклобутановым кольцом. Фермент присоединяется к перимединовым димерам в ДНК в темноте, но реакция расщепления связей, объединяющих 2 молекулы перимедина энергетически зависима от видимого света. Особенно эффективен свет, лежащий в голубой части спектра. Фермент фотолиаза, расщепляющий димеры, обнаружен у E.coli некоторых дрожжей, в лимфоцитах человека. В облученных клетках E.coli фотореактивация удаляет до 90% пиримидиновых жимеров, что повышает выжиываемость клеток и значительно снижает частоту мутаций. Однако есть данные о том, что эффективность удаления предмутационных повреждений в ходе фотореактивации зависит от типа повреждений.

Димеры (сцепленные между собой соседние пиримидиновые основания) образуются между ТиТ, ТиЦ, ЦиЦ, ТиУ, ЦиУ, УиУ.

33. Механизмы репарации ДНК. Эксцизионная репарация.
Темновая (эксцизионная) репарация – свойство клеток ликвидировать повреждения, ДНК без участия видимого света. При световой репарации исправляются повреждения, возникающие только под воздействием УФ-лучей, при темновой – повреждения, появившиеся под влиянием ионизирующей радиации, химических веществ и других факторов. Темновая репарация обнаруена как у прокариот, так и в клетках эукариот (животных и человека), у которых она изучается в културах тканей.

Механизм темновой репарацииДНК отличается тем, что не только разрезаются димеры, но и вырезаются большие участки ДНК.

Этапы темновой репарации: 1. Узнавание повреждения ДНК эндонуклеазой. 2. действие эндонуклеазы по разрезанию одной цепи молекулы ДНК вблизи повреждения. 3. Вырезание или эксцизия поврежденного участка и расширение бреши экзонуклеазой. 4. Матричный синтез новой цепи (репаративная репликация) 5. Соединение новообразованного участка с нитью ДНК под воздействием фермента полинуклеотидлигазы. Открытие этого процесса показало, что на молекулярном уровне имеется предмутационный период, во время которого может произойти восстановление исходной нормальной структуры ДНК. Если бы не репарация, то количество мутаций так бы возросло, что препятствовало бы поддержанию гомеостаза и наследственности живых организмов.

Нарушение репарации: пигментная ксеродерма – рецессивная аутосомная мутация. Больны дети при рождении выглядят нормально, а чуть позже под влиянием солнечного света появляются веснушки, расширение капилляров, ороговение, поражение глаз. В фибробластах клеток больных процесс репарации после УФ-облучения затягивается до 30 часов (норма – 6 часов) и не достигает уровня нормального репаративного синтеза. Такие нарушения репарации ДНК могут привести к раковым опухолям.