UV
Фотореактивация
Тиминовый
димер
Видимый свет
Разрыв циклобутанового мостика
Восстановление нативной структуры ДНК
Эксцизионная репарация
В настоящее время известно два типа эксцизионной репарации:
1.Эксцизия азотистых оснований с помощью специальных ферментов – гликозилаз с последующим восстановлением нативной структуры ДНК;
2.Эксцизия нуклеотидов из цепи ДНК. После удаления поврежденных нуклеотидов из цепи ДНК происходит ее застройка помощью ДНК-полимеразы I.
Эксцизия азотистых оснований
Удаляет специфические повреждения в азотистых основаниях ДНК. Основной фермент
– гликозилаза.
Имеется несколько типов гликозилаз.
Учеловека ДНК-N-гликозилазы обладают высокой субстратной специфичностью.
Убактерий ДНК-N-гликозилазы такой субстратной специфичностью не обладает
Основные этапы:
● удаление поврежденного азотистого основания соответствующей гликозилазой с образованием АП-сайта;
●АП-эндонуклеаза делает надрез на 5′-конце АП-сайта для образования 3′-ОН конца;
●наращивание 3′-ОН конца с помощью ДНКполимеразы;
●зашивание надреза ДНК-лигазой.
Таким способом 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
. ДНК-гликозилаза
1
АП-эндонуклеаза
2.
ДНК-
3.полимераза I
5′
4.
поврежденное |
1. ДНК-гликозилаза узнает поврежденное |
основание |
Base excision repair pathway (BER). |
азотистое основание и удаляет его с |
|
|
(a) A DNA glycosylase recognizes a |
|
|
|
образованием АП-сайта. Сахаро- |
|
damaged base and cleaves between the |
|
фосфатный остов сохраняется. |
|
base and deoxyribose in the backbone. |
|
2. АП-эндонуклеаза разрезает |
|
(b) An AP endonuclease cleaves the |
|
фосфодиэфируню связь около АП-сайта, |
|
phosphodiester backbone near the AP |
|
делая надрез в цепи ДНК. |
|
site. |
(c) DNA polymerase I initiates repair
3.ДНК-полимераза I инициирует синтез synthesis from the free 3’ OH at the
|
|
ДНК от 3′-конца этого надреза, заменяя |
|
|
nick, removing a portion of the damaged |
|
|
участок поврежденной ДНК в направлении |
|
|
strand (with its 5’ 3’ exonuclease |
НТФ |
НМФ |
5′ 3′ неповрежденной ДНК. |
activity) and replacing it with |
||
Надзрез |
|
undamaged DNA. |
|
|
4. Надрез, оставшийся после
3′ (d) The nick remaining after DNA
работы ДНК-полимеразы I, polymerase I has dissociated is sealed
зашивается ДНК-лигазой. by DNA ligase.
ДНК-
лигаза АПAP=-сайтapurinic– апуриновыйor apyrimidinicили апиримидиновый(a=without) участок
Эксцизионная репарация нуклеотидов
Механизм эксцизионной репарации УФ-повреждений ДНК у бактерий был предсказан А. П. Говард-Фландерсом и др. в 1964 г.
Было показано, что после облучения УФ-светом происходит
вырезание поврежденных участков ДНК с измененными нуклеотидами и ресинтез ДНК в образовавшихся пробелах.
Удаляет:
•химические аддукты;
•димеры пиримидинов.
Для эксцизионной репарации необходима интактная неповрежденная комплементараная нить ДНК.
Эксцизионную репарацию нуклеотидов, т. е. связанную с полным удалением поврежденных нуклеотидов из поврежденной цепи ДНК, называют также репарацией по типу выщепления-замещения или более образно «механизма режь — латай».