Шпаргалки для студентов

готовимся к сессии

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Шпаргалки по генетики. Часть 2 - ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК

Индекс материала
Шпаргалки по генетики. Часть 2
ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ГЕНЕТИЧЕСКОЙ РОЛИ ДНК И РНК.
ОСОБЕННОСТИ РЕПЛИКАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ГЕНОМОВ У ПРО- И ЭУКАРИОТ
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК
СИСТЕМА РЕСТРИКЦИИ И МОДИФИКАЦИИ
ТРАНСКРИПЦИЯ
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА
СТРОЕНИЕ ОПЕРОНОВ
КАТАБОЛИТНАЯ РЕПРЕССИЯ
МУТАЦИИ
КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕННЫХ МУТАЦИЙ
ИНДУЦИРОВАННЫЕ ГЕННЫЕ МУТАЦИИ И МЕХАНИЗМ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ
ХРОМОСОМНЫЕ МУТЦИИ ТИПА ДЕЛЕЦИЙ
ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ ТИПА ТРАНСЛОКАЦИЙ
АВТОПОЛИПЛОИДИЯ И АЛЛОПОЛИПЛОИДИЯ
ГАПЛОИДИЯ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БИОТЕХНОЛОГИИ РАСТЕНИЙ
АНЕУПЛОИДИЯ
ОНТОГЕНЕЗ
МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ДЕЙСТВИЯ ГЕНОВ В ПРОЦЕССЕ ОНТОГЕНЕЗА
ТИПЫ ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКИХ НАСЛЕДСТВЕННЫХ СТРУКТУР
ЯВЛЕНИЕ ЦМС И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕТИКИ ЧЕЛОВЕКА
ТИПЫ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛОВЕКА
СЕЛЕКЦИЯ КАК НАУКА
Все страницы
 

 


 ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК, РЕПАРИРУЕМЫХ СИСТЕМАМИ РЕПАРАЦИИ.

Разнообразные повреждения ДНК могут возникать спонтанно либо под действием внешних факторов. Клетки нуждаются в высокоэффективных способах репарации, поскольку целостность ДНК существенна для выживания клетки и ее нормального функционирования, а повреждения возникают постоянно. Основным типом экзогенных повреждений ДНК является димеризация пиримидиновых оснований. Это происходит под влиянием ультрафиолетового света в эпидермисе и приводит к образованию тимидиновых димеров (связанных циклобутановым кольцом) или тимидин-цитидиновых димеров. Такие повреждения репарируются к исходным основаниям путем фотореактивации с помощью фермента фотолиазы, использующего в качестве кофактора реакции видимый свет.

Кроме точечных мутаций, могут иметь место хромосомные сшивки, разрывы и сдвиг рамки считывания. Различные химические соединения, типа бромистого этидия (который используется для визуализации ДНК в ходе гель-электрофореза) и акридина, встраиваются между основаниями и искажают двойную цепь. Во время репликации происходят ошибки в работе полимеразного комплекса, приводящие к вставке или делеции оснований. Если такая ошибка произошла в кодирующей области для какого-либо белка, происходит мутация со сдвигом рамки, т. е. изменяется рамка трансляции и считывание всех аминокислот, кодируемых после сайта мутации. В целом, последствия таких мутаций более серьезны, чем последствия точечных мутаций. Замена единственной аминокислоты может быть критична, но чаще всего нет.


МЕХАНИЗМЫ РЕПАРАЦИИ ДНК, И ИХ ОБЩАЯ ХАР-КА.

Существуют системы генетической репарации, при которых точность синтеза невысока. Они являются индуцибельными, и, очевидно, обусловлены необходимостью синтеза ДНК даже на матрице, содержащей повреждения. При этом синтез ДНК на матрице, оставшейся неповрежденной, будет сопровождаться большим количеством ошибок. Индукцию процессов репарации, сопровождающуюся увеличением числа ошибок последней, обнаружил в 1953 г. Дж. Уэйгл (при заражении УФ-облучснных клеток Е. coli облученным же фагом X).

В честь первооткрывателя этот тип генетической репарации в 1974 г. М. Радман назвал W-реактивацией (Weigle-reactivalion). W-реактивация дает возможность многим димерам пиримидина, возникающим в бактериальной клетке, дожить до периода синтеза ДНК. Хотя такая ДНК и содержит значительное количество ошибок, поврежденные клетки действительно «спасаются» на каком-то этапе, если только жизненно важные функции не оказались безнадежно нарушенными. Тогда же было показано, что реализация этого механизма возможна только при наличии продуктов генов гесА и lexA.

М. Радман в 1974 г. и Э. Виткин в 1975 г. сформулировали представления об индуцибельной системе генетической репарации, включающейся при появлении затруднений в синтезе ДНК, возникших вследствие сохранившихся димеров, число которых ДОЛЖНО быть не менее 30-60. В связи со спасательными функциями этой системы репарации ДНК она была названа SOS-репарацией. Таким образом, важная особенность прокариотических и эукариотических клеток состоит в их способности увеличивать эффективность генетической репарации при высокой дозе повреждений. Это возможно в результате индукции новой или модификации одной из пресушествующихДНК-полимераз за счет белковых продуктов генов, активируемых повреждающими агентами. Например, появление таких ферментов в случае УФ-облучения обеспечивает транедимерный синтез ДНК, в результате которого напротив тиминовогодимера будет находиться не брешь, а какой-либо нуклеотид. Разумеется, такая произвольная подстановка нуклеотида во вновь образующуюся цепь ДНК часто приводит к ошибкам репликации.

В клетках Е. coli сигналом для индукции SOS-репарации служит замедление синтеза ДНК. Ответом на этот сигнал является ингибирование клеточного деления, индукция эксцизионной репарации с длинными вырезаемыми фрагментами и затем — рекомбинационной репарации.

По-видимому, непосредственным стимулом к запуску механизмов SOS-репарации служит накопление одноцепочечных разрывов ДНК, индуцирующее протеазную активность белка RecA который специфически взаимодействует с белком LexA -репрессором для генов rec (В, С, Е, F,J) и uvr B. Разрезание белка LexA приводит к снятию репрессии и запуску синтеза белковых продуктов указанных выше генов. Кроме того, разрезание белка LexA приводит к кратковременному увеличению его синтеза в клетке, поскольку данный белок является репрессором собственного гена (аутогенный контроль). Далее в результате работы репарационных систем происходит уменьшение количества одноцепочечных разрывов в ДНК, тем самым снижается индуцирующий SOS-репарацию сигнал, белок RecA теряет протеазную активность, и механизмы SOS-репарации выключаются.

МЕХАНИЗМ ЭКСЦИЗИОННОЙ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК

Эксцизионная репарация- включает удаление повреждённых азотистых оснований из ДНК и последующее восстановление нормальной структуры молекулы. Известно два типа эксцизионной репарации: -эксцизия азотистых оснований( с помощью специальных ферментов-гликозилаз с последующим восстановлением нативной структуры ДНК) – эксцизия нуклеотидов( из цепи ДНК. После удаления поврежденных нуклеотидов из цепи ДНК происходит е застройка с помошью ДНК-полимеразы I). Эксцизия азотистых оснований: удаляет специфические повреждения в азотистых основаниях ДНК. Основной фермент – гликозилаза. Имеется несколько типов гликозилаз. У человека ДНК-N-гликозилазы обладают высокой специфичностью. У бактерий ДНК-N-гликозилазы такой субстратной специфичностью не обладает. Основные этапы: 1) удаление поврежденного азотистого основания соответствующей гликозилазой с образованием АП-сайта (апуриновые и апиримидиновые). 2)АП-эндонуклеаза делает надрез на 5’-конце АП-сайт для образования 3’-ОН конца 3)наращивание 3’-ОН конца с помощью ДНК-полимеразы. 4)зашивание надреза ДНК-лигазой. Таким образом репарируются следующие повреждения ДНК: урацил; гипоксантин; формамидопиримидин; 5,6 тимина гидрат; 8-окси-гуанин; 5-метил-цитозин; алкил-аденин; 3-метил-аденин; 7 метил-гуанин. Пример действия ДНК-гликозилазы: 1.ДНК-гликозилаза узнает поврежденное азотистое основание и удаляет его с образованием АП-сайта. 2) АП-эндонуклеаза разрезает фосфодиэфирную связь около АП_сайта делая надрез в цепи ДНК. 3) ДНК-полимераза I инициирует синтез ДНК от 3’-конца, заменяя участок поврежденной ДНК в направлении 5’-3’ неповрежденной ДНК 4) Надрез, оставшийся после работы ДНК-полимеразы I, зашивается ДНК-лигазой.Механизм эксцизионной репарации нуклеотидов. Этот механизм УФ-повреждений ДНК у бактерий был предсказан А.П. Говард –Фландерсом в 1964г. Было показано, что после облучения УФ-светом происходит вырезание поврежденных участков ДНК с измененными нуклеотидами и ресинтез ДНК в образовавшихся пробелах. ЭРН удаляет: химические аддукты, димеры пиримидинов. Для ЭР необходима интактная неповрежденная комплементарная нить ДНК. ЭРН, т.е связанную с полным удалением поврежденных нуклеотидов из поврежденной цепи ДНК, называют репарацией по типу выщепления – замещения ( «механизм режь-латай»). Процессы ЭРН : 1) «узнавание» тиминового димера 2)инцизию – надрезание одной цепи ДНК вблизи димера 3) эксцизию – удаление сегмента ДНК с поврежденным нуклеотидами(тиминовым димером) 4) ресинтез ДНК 5) восстановление непрерывности репарируемой цепи за счет образования фосфодиэфирных связей. ЭРП у бактерий E.coli: димер тимина в цепи ДНК узнается ферментным комплексом uvrABC, димер удаляется uvrD хеликазой, пробел зашивается ДНК-полимеразой I и лигазой.

МЕХАНИЗ ПОСТРЕПЛИКАТИВНОЙ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК.

Пострепликативная репарация (ПР) происходит тогда, когда в ДНК возникает так много повреждений, что в ходе эксцизионной репарации клетка не успевает их полностью устранить, а также если повреждены гены, контролирующие синтез ферментов, участвующих в эксцизионной репарации. В рез-те после репликации такой ДНК в дочерней цепи на месте повреждений, имеющихся в материнской нити, образуются «бреши». Пиримидиновый димер задерживает продвижение ДНК-полимеразы в ходе репликации, она останавливается. Продолжение репликации происходит с участием фрагмента Оказаки. Повреждение возникает в ДНК еще до начала репликации. ДНК-полимераза обходит тиминовый димер. Неповрежденная цепь ДНК в отреплицированной молекуле рекомбинирует с поврежденной, происходит перенос пробелов во вторую молекулу. Новый пробел зашивается.