Репарация

Репарация – процесс восстановления повреждений, возникающих в ДНК. Это возможно за счет комплементарности цепей ДНК друг другу. Повреждения ДНК бывают двух типов: спонтанные (происходящие без участия повреждающих факторов) и индуцируемые.

Спонтанные повреждения и их репарация:

· Ошибки репликации (один раз на 10⁵ нуклеотидных остатков):

1. ДНК-полимеразы δ, ε способны делать шаг назад и вырезать последний нуклеотид, если он некомплементарен.

2. Белки mut S, mut L, mut H: действие основано на том, что после репликации дочерняя цепь не метилирована. Mut S связывается с неправильной парой, mut H – с ближайшим метилированным фрагментом материнской цепи, mut L – связующее звено между ними. Формирование комплекса вызывает появление у Mut S эндонуклеазной активности. Он гидролизует фосфодиэфирную связь в неметилированной цепи. К свободным концам присоединяется экзонуклеаза, устраняющая участок с некомплементарной парой. ДНК-полимераза β застраивает брешь. ДНК-лигаза сшивает фрагменты. Для успешного функционирования системы необходимо наличие SSB-белков.

· Депуринизация (5000 в сутки):

Образование апуриновых сайтов. Устраняется ДНК-инсертазой. Фермент присоединяет к дезоксирибозе основание в соответствии с правилом комплементарности.

· Дезаминирование (10 в сутки):

Цитозин превращается в урацил, аденин в гипоксантин, гуанин в ксантин. Урацил является нормальным основанием, не распознается ферментами и потому его появление не может быть отрепарировано.

Этапы исправления:

1. ДНК-N-гликозилаза гидролизует связи между аномальным основанием и дезоксирибозой;

2. АП-эндонуклеаза распознает образовавшийся АП-сайт, разрывает фосфодиэфирную связь;

3. АП-экзонуклеаза отщепляет от цепи дезоксирибозу, лишенную основания;

4. ДНК-полимераза β присоединяет к 3’-концу разорванной цепи нуклеотид по принципу комплементарности;

5. ДНК-лигаза соединяет свободные концы.

Индуцируемые повреждения и их репарация:

· Образование димеров пиримидиновых оснований:

Под действием УФО двойная связь между С₅ и С₆ может разрываться. Освободившиеся валентности могут сформировать циклобутановое кольцо. Различают тиминовые, цитозиновые и тимин-цитозиновые димеры.

Удаление димеров обеспечивается ферментом фотолиазой Он расщеплят образовавшиеся связи и восстанавливает нативную структуру. Активируется светом.

· Повреждение химическими мутагенами

Азотистые основания могут подвергаться алкилированию, окислению, восстановлению или связыванию с формамидными группировками.

Этапы исправления:

1. ДНК-N-гликозилаза расщепляют связь между аномальным основанием и дезоксирибозой;

2. Репарация сайта за счет ДНК-инсертазы, либо за счет комплекса ферментов репарации.