Efectele mutagene și letale ale mutagenilor sunt însoțite de leziuni structurale pe care le provoacă în moleculele ADN. De exemplu, în genomul uman, apar schimbări aleatorii (leziuni), dar numai unele rămân. Și foarte rar. Deci, din 1000 de substituții ale bazelor azotate, numai unul conduce la mutații. Motivul este că aceste daune sunt adesea susceptibile de recuperare. Procesul de reconstrucție a deteriorării ADN-ului se numește repararea sau repararea ADN-ului.
Natura și mecanismele corecției daunelor sunt studiate pe deplin în cazul rănilor induse de radiațiile UV. Celulele reacționează la radiațiile UV prin faptul că ADN-ul lor este deteriorat, principalele fiind modificările fotochimice ale bazelor pirimidinei, transferându-se la dimerii de pirimidină, în special la cei cu timină. Acestea din urmă sunt formate prin legarea covalentă a bazelor de timină adiacente în același lanț al moleculei prin adăugarea carbonului unei timine la carbonul unei alte timine. În plus față de dimerii thyminei, dimerii citozină-timină și citozină-citozină se formează, de asemenea, în ADN-ul celulelor iradiate, dar frecvența lor este mai mică. Dimerizarea bazelor flancate în gena este însoțită de inhibarea transcripției și replicării ADN. De asemenea, duce la mutații. Ca rezultat, celula poate muri sau suferi malignitate.
Unul dintre mecanismele lor de repararea ADN-ului acționează în mai multe tipuri de organisme, inclusiv oameni, și care aparține expunerea la lumina celulele vizibile pretratate cu radiația UV duce la o scădere a efectului letal în mai multe ori, de ex., E. La photoreactivation funcțiile iradiate celule. Acest efect reactivarea luminii vizibile asociate cu divizare (monomerization) dimerilor pirimidinice, iar acest proces este furnizat fotoreaktiviruyuschimi enzime dependente de lumină. Al doilea mecanism pentru îndepărtarea dimerilor bazelor de pirimidină din ADN-ul celulelor iradiate a fost denumit reparație întunecată sau reducere excizie. La fel ca fotoreactivarea, este un proces enzimatic, dar mai complex, de altfel, are loc în întuneric (Figura 121). Acest mecanism constă în faptul că dimerii Timina cu ADN-ghiduri reparate nucleaze care efectuează hidroliza legăturilor skeleton fosfodiesterice între nucleotide cu leziuni (pe partea 5 „a dimerului timină) și o parte normală a moleculelor de ADN sunt supuse«excizia»a lanțului ADN, în care există, după aceea, lacune. Apoi „zalatyvanie“ lacune care reduc sinteza ADN-ului care implica ADN polimerază se leagă la capătul 3 'al lanțului ADN deteriorat, și de a folosi lanțul opus (normal) ca matriță. După îndepărtarea dimerilor pirimidinice în ADN-ul celulelor iradiate prin „tăiere“ și „capetele zalatyvaniya“ prin eliminarea lacunelor nou replicate regiune ADN adiacent regiunilor afectate și“pete«(»cross-linking") a legăturilor de zahăr fosfat scheletice cu ADN ligază. Astfel, implementarea acestui mecanism este asigurată de trei enzime de reparare.
Al treilea mecanism de reparare a deteriorării ADN-ului se numește restaurare postreplicativă sau recombinare (Figura 122). Acesta se află în faptul că sinteza ADN-ului în celulele iradiate UV este viteza normala numai de-a lungul cromozomului până dimerului, la care încetinește timp de câteva secunde și apoi pornește din nou, dar acum pe cealaltă parte a dimerului. Deoarece DNA-polimeraza sare prin dimer, se formează un spațiu în lanțul ADN-ului fiică. Prin urmare, zona care conține dimerul într-un singur duplex va fi intacta in duplex nursing, t. E. In fiica molecule ADN, o bandă va conține o dimerii pirimidina, în timp ce celălalt va avea lacune, care sunt, de fapt, pagube secundare. În consecință, zona care conține dimerii într-un duplex este pe deplin conservată în duplexul sora. Acest proces de recombinare se termină de-a lungul moleculei de ADN după replicarea la care purtătorul de circuit subsidiar, în orice parte a împerechează gaura alt lanț filială (complementare) care transportă decalajul în altă parte. Această pereche permite o sinteză reductivă care asigură restaurarea secvenței corecte a zonei din fiecare decalaj. Ca șablon, este utilizată regiunea intactă corespunzătoare unui alt lanț copil. Evenimentele de recombinare la nivelul fiecărui decalaj conduc la reconstrucția unei molecule ADN intacte, capabilă de replicare ulterioară. Repararea ADN recombinant este asigurată de un număr de proteine recombinase.
În cursul evoluției, celulele au dezvoltat abilitatea de a sintetiza enzimele de reparație, care sunt sintetizate atunci când începe să apară deteriorarea ADN-ului. De exemplu, E. coli este deschis așa-numitul SOS-reparație, care constă în faptul că orice daune ADN-ului însoțită de încălcarea replicarea acestuia, conduce la transcripție crescută a genelor unui număr mare (peste 15) care codifică proteinele reparate. Acest proces este însoțit de o creștere a supraviețuirii celulare. Este, de asemenea, cunoscut faptul că există sisteme de reparații care sunt activate dacă se formează nucleotide metilate în ADN. Astfel de sisteme de reparații induse există, probabil, în celulele eucariote.
O persoană cunoscută sindromul „xeroderma pigmentozum“, care este moștenită ca o trăsătură recesiv cromozomiale și care se caracterizează printr-o sensibilitate extremă a pielii la lumina soarelui, prin care este supus pigmentarea excesivă și apoi se întâmplă adesea celulele pielii malignitate, adică. E. Dezvoltarea cancerului de piele . Debutul acestui sindrom este asociat cu un defect în capacitatea de a elimina dimerii de timină din ADN. Este cunoscut, de asemenea, sindromul Bloom, moștenit ca o trăsătură recesivă și constând într-o sensibilitate sporită a indivizilor la lumina soarelui. Acest sindrom este de asemenea asociat cu o creștere a instabilității genomice sub forma creșterii schimburilor de cromatide surori, aberațiilor cromozomiale in genomul de pacienti, crescand riscul ca au toate tipurile de cancer si, cel mai important, cu defectul de a restaura ADN-ul lor. În ceea ce privește sindromul "xeroderma pigmentosum" și pentru sindromul Bloom, este caracteristică insuficiența imunologică la pacienți.
Defectele normale ale ADN induse de lumina soarelui (componenta UV) sunt restaurate prin "excizie-recuperare".
Unele dintre daunele potențial letale sau secundare induse de raze X pot fi recuperate prin recombinare sau prin alt mecanism în care participă enzimele recombinase. Se presupune, de asemenea, că, spre deosebire de deteriorările ADN induse de radiația UV, daunele induse de raze X sunt predispuse la recuperare (prin recombinare) chiar înainte de prima replicare post-lămpi.
Deteriorarea cauzată de ADN prin mutageni chimici este de asemenea restaurată cu ajutorul acestui mecanism sau respectiv. Fiecare dintre mecanismele de reparare a ADN-ului este în esență un sistem de protecție a ADN-ului. În același timp, restaurarea ADN-ului este adesea însoțită de erori, manifestate sub formă de mutații.
Rezumând importanța mecanismelor de reparare în viața celulelor, se poate concluziona că repararea daunelor ADN asigură stabilitatea genelor și se bazează pe prezența a două lanțuri în ADN. Se datorează faptului că daunele dintr-un circuit pot fi reparate datorită informațiilor unui lanț neperforat. Cu toate acestea, ADN-ul, în ciuda faptului că acesta este custodia informațiilor genetice, are încă o stabilitate chimică limitată. În celulele cu o frecvență destul de înaltă, apar hidroliza, oxidarea și metilarea non-enzimatică a ADN-ului. Aceste reacții interacționează cu repararea ADN-ului. Se sugerează că descompunerea spontană a ADN-ului este probabil principalul factor al mutagenezei spontane, carcinogenezei și apariției îmbătrânirii organismelor. Astfel, ADN-ul pare a fi o structură controversată. Pe de o parte, este foarte conservator din punct de vedere al stabilității sale, iar pe de altă parte este foarte predispus la dezintegrare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: