Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
полимераза, которая способна в противоположность другим ферментам
заполнять брешь в дочерней цепи, используя в качестве матрицы материнскую
цепь, содержащую димеры. Против димера, как правило, возникают ошибки
(мутации). Дей-свительно, в опытах Рэдмана клеточные экстракты SOS-
культуры tif-1 Е. coli обладали способностью репариро-вать УФ-повреждения
в синтетических поли-dT-dA-HyK-леотидах с ошибочной заменой димеров
тимина на гуанин и цитозин. Предполагается, что SOS-полимераза может быть
продуктом дерепрессироваиия гена или модифицированной иидуцибельным
фактором ДНК-полиме-разой III. Гипотетическая схема участия SOS-
полимеразы в эксцизионной и пострепликативной репарации при-
302 Глава XVII. Репарация фотоповрежденнй в клетке
ведена на рис. 58. Следует отметить, что для проявления SOS-репарации
необходимы продукты геиов гес А и lex А. В рамках SOS-гипотезы
предполагается, что повреждения ДНК инициирует регуляторный сигнал,
приводящий к активации различных функций, направленных на выживание
клетки в экстремальных условиях.
Рис. 58. SOS-репарация в ходе эксцизионного (а) н постррпликатнв-ного (б)
репарационных процессов (Witkin Е., 1977) а: /-2 - вырезание продукта н
деградация участка цепи ДНК; 2-3 - репарационная репликация
останавливается у димера, деградация цепи продолжается; 3-4 - SOS-
полимераза застраивает брешь после фотопродукта, при этом возникает
мутация; 4-5 - второй фотопродукт элиминируется по типу эксци* зиониой
репарации, обе цепи несут мутантную информацию; б: 1-2 - репликация ДНК и
образование перекрывающихся брешей в сестринских цепях; 2-3 - застройка
бреши в одной из дочерних цепей с помощью SOS-гюлимера-зы; '3-4? - вторая
брешь репарируется в ходе рекомбинации; 3-4" - вторая брешь также
застраивается с помощью SOS-полимеразы
С участием SOS-системы осуществляется и репарация межнитевых сшивок ДНК,
относящихся к высоколетальным повреждениям. Г. Б. Завильгельским
показано, что межнитевые.сшивки в ДНК плазмид, фагов и бак-
3. Темиовая репарация
303
терий репарируются по двум механизмам в зависимости от количества
геномов, содержащихся в клетке. Схематично репарация сшивки в одиночном
геноме может быть представлена так:
, L
Г uvr- система RMK - система lex А-гес А -системы
На первом этапе происходит выщепление плеча сшивки ферментами uvr-системы
- системы эксцизии, на втором - защита однотяжевого участка от действия
нуклеаз с помощью фермента рестрикции-модификации (RMft), который в
обычных условиях обеспечивает клетке способность узнавать и разрушать
чужеродную ДНК, на третьем - заполнение бреши в ходе синтеза de novo при
помощи продуктов генов гее А и lex А. Если же в клетке представлен второй
геном, неповрежденный в данном сайте, то заполнение бреши идет
рекомбинационным путем, контролируемым продуктами гена гес А.
Активность и согласованность работы специфических ферментов темновой
репарации определяет эффективность всей системы в целом, которая сильно
варьирует у различных клеток. Например, у некоторых фоторези-стентных
штаммов Е. coli репарируется 90-98% повреждений, а у клеток человека в
культуре (HeLa) - только 40%. Известны также микроорганизмы, дефектные по
ферментам системы темновой репарации и поэтому обладающие повышенной
фоточувствительностью.
Одновременное повреждение, локусов ДНК, ответственных за синтез ферментов
темновой репарации (uvr-) и рекомбинации (гес-) у двойных мутантов,
приводит к столь резкому повышению фоточувствительности (LD37=0,02
Дж/м2), что клетка гибнет при образовании лишь одного пиримидинового
димера.
К настоящему времени получено и классифицировано большое количество
мутантов с генетическим повреждением структурных цистронов,
контролирующих синтез различных ферментов репарирующей системы. Их ис-
304
Глава XVII. Репарация фотоповрежденнй в клетке
пользование в значительной мере способствовало выяснению внутренних
механизмов темновой репарации.
Необходимо отметить, что разнообразные пострадиационные воздействия,
препятствующие репликации ДНК и делению клеток - длительное (несколько
часов) выдерживание в средах, лишенных источников полноценного питания
(вода, буфер, физиологический раствор, синтетические среды без глюкозы
или азотистых веществ), добавление ингибиторов макромолекулярных синтезов
и дыхания и т. д., снижают степень биологического повреждения их
благодаря созданию оптимальных условий для работы системы темновой
репарации.
Система темновой репарации клетки-хозяина устраняет также фотохимические
повреждения ДНК бактериофагов.
С другой стороны, бактериофаги Т2, Т4, Тб не восстанавливаются системой
темновой репарации клетки-хозяина, но их геном содержит специальные гены,
определяющие синтез в клетке-хозяине особых репарирующих ферментов.
Наконец, у вирусов описано явление неспецифической репарации -
множественной и перекрестной реактивации, прямо ие связанной с системой
темновой репарации. Обнаруженная Лурия множественная реактивация
