Репарация генетического материала. Дореплекативная репарация – фотореактивация (световая репарация), темновая эксцизионная репарация. Примеры. Мутации, связанные с нарушением репарации. Мутон. Рекон.
Св-а востанавливать повреждения, возникающие в ДНК, называются репарацией.
Большинство спонтанных и индуцированных мутагенами повреждений ДНК можно устранять с помощью особых ферментативных систем – нуклеаз, находящихся в клетках различных организмов. Механизм репарации основан на принципе комплементарности в постраении ДНК. Повреждение в одной из цепочек ДНК узнается ферментами, а затем поврежденный участок удаляется и по комплементарности восстанавливается поврежденная цепочка.
Ошибки в нуклеотидной последовательности возникают при репликации.
По отношению к процессу репликации различают 3 типа репарации ДНК.
1. Дореплекативная
2. Реплекативная
3. Постреплекативная
Дореплекативная – когда восстановление поврежденной нити ДНК происходит в G1-периоде клеточного цикла до ее удвоения.
Репликативная – когда восстановление ДНК происходит в ходе репарации. Довольно часто у прокариот и эукариот во время репликации ДНК происходят ошибки спаривания нуклеотидов
Постреплекативная – когда восстановление ДНК идет в G2 периоде
Фотореактивация
Открыл А. Кельнер в 1949г.
В 1958 – выделен фермент – фотолиаза, кот. осуществляет фотореактивацию.
Механизм: Под влиянием УФ-облучения образуются димеры пиримидиновых оснований. Это могут быть димеры тимина, цитозина или тимино-цитозиновые димеры. Фермент фотолиаза расщепляет вновь образовавшиеся связи между соседними пиримидиновыми основаниями и восстанавливает нормальную структуру ДНК. Свет активизирует фотолиазу, кот. Распознает димеры в облученной ДНК, присоединяется к ним и разрывает возникающие связи.
Эксцизионная репарация
Это сложная реакция восстановления поврежденного участка ДНК, связанного с его вырезанием. После этого вырезанный участок заполняется новым материалом.
Характеризуется следующими процессами:
· Специфические ферменты (в основном - эндонуклеаза) узнают поврежденный участок цепочки ДНК и вырезают его;
· Напротив, в комплиментарной нити ДНК расположены неповрежденные нуклеотиды; фермент ДНК – полимераза синтезирует комплиментарные нуклеотиды, заполняя вырезанный участок;
· Фермент лигаза сшивает концы вновь синтезированного участка с основной нитью ДНК.
С дефектом системы репарации связаны некоторые наследственные болезни. В 1968 г. Дж. Кливер доказал, неизлечимая болезнь, пигментная ксеродермия, является дефектом разных репарирующих систем. У больных на коже возникают красные пятна, переходящие в коросту, и далее в раковую опухоль. Причины, предположительно – снижение или потеря активности УФ-эндонуклеазы.
Термин мутация предложен в 1901 г. Гуго де Фризом – голландский ботаник. Мутация поде Форизу – наследственно закрепленное изменение, «скачкообразные изменения, возникающие без переходов.
Современное определение: мутации – это стабильное изменение наследственного материала, приводящее к изменению фенотипа.
Минимальное количество наследственного материала, способное, изменяясь, приводить к появлению вариантов признака, соответствует элементарной единице мутационного процесса и называется мутоном.
Элементарная единица рекомбинации — рекон — на молекулярном уровне соответствует одной паре нуклеотидов.
Репарация генетического материала. SOS-система. Пострепликативная репарация
Репарация – свойства восстанавливать повреждения, возникающие в ДНК. Большинство спонтанных и индуцированных мутагенами повреждений ДНК можно устранить с помощью особых ферментативных систем – нуклеаз, находящихся в клетках различных организмов. Механизм репарации основан на принципе комплиментарности в построении ДНК. Повреждение в одной из цепочек ДНК узнается ферментами, а затем поврежденный участок удаляется и по типу комплиментарности восстанавливается поврежденная цепочка.
Пострепликативная репарация – когда восстановление ДНК идет в G2-периоде, т.е. после репликации. Происходит «узнавание», затем вырезание дефекта и сшивание ДНК.
SOS-система. В случае необходимости репликации ДНК, но при наличии в ней повреждений, которые не смогли устранить ни одна из выше описанных систем, активизируется механизм репликации, открытый Радманом, названный SOS-репарацией.
При SOS-репарации индуцируется синтез белка, который присоединяется к ДНК-полимеразному комплексу и делает возможным строить дочернюю ДНК напротив дефектных звеньев матричной цепи.
В результате ДНК оказывается удвоенной, хотя и с ошибкой, но это дает возможность провести клеточное деление.