Репарация повреждений ДНК

В последние десять лет были проведены интенсивные исследования механизмов репарации повреждений ДНК, вызванных ионизирующей радиацией. Эти работы вызвали большой интерес не только среди радиобиологов, но и среди генетиков, молекулярных биологов, биохимиков. Накоплен обширный экспериментальный материал, зачастую противоречивый и нуждающийся в дальнейшем уточнении. [c.149]

Механизмы репарации повреждений ДНК [c.436]

Несколько отличный путь используется для репарации повреждений ДНК, заметно нарушающих структуру молекулы, например пиримидиновых димеров, образующихся под действием ультрафиолета. Такие повреждения удаляет специальный фермент — эндонуклеаза иугАВС (в темноте, когда не работает фотолиаза или когда повреждений в ДНК очень много), а нуклеаза разрывает фосфо-днэфирные связи с 5 - и с З -конца от поврежденного участка, а затем с помощью белка иугО, хеликазы И, поврежденный участок удаляется сопряженно с гидролизом АТР. Образующуюся брешь застраивает ДНК-полимераза I (рис. 46). [c.78]

Гены, участвующие в репарации повреждений ДНК у Е. соИ [c.439]

Селективное преимущество индуцируемых систем репарации повреждений ДНК очевидно, однако роль индуцируемой системы мутагенеза не столь ясна. Возможно, что некоторые типы повреждения ДНК могут устраняться, только если пожертвовать неизменностью последовательности оснований ради сохранения неповрежденным фосфодиэфирного скелета ДНК. С другой стороны, не исключено, что подвергнутая сильному воздействию бактериальная популяция теряет сравнительно немного вследствие увеличения частоты мутаций, однако возникающие при этом некоторые новые мутации могут оказаться полезными в изменившихся условиях. [c.18]

В облученном организме наряду с развитием первичных радиационных повреждений протекают восстановительные процессы, включающие репарацию повреждений ДНК и хромосом, восстановление сублетальных повреждений клеток, размножение и дифференцировку непораженных стволовых клеток и другие, пока еще малоизученные, эффекты. Установлено, что целый ряд химических веществ может влиять на характер и интенсивность протекания репаративных процессов, что создает еще одну предпосылку для направленной модификации радиочувствительности организмов. [c.233]

Включение тритированного тимидина в ДНК в результате репарации редко оказывается существенным при изучении синтеза ДНК. Однако после облучения или в присутствии некоторых ядов, подавляющих репликацию ДНК, главной причиной включения тритированного тимидина может стать репарация поврежденной ДНК. [c.181]

Следует отметить, что в живых клетках существуют механизмы исправления (репарации) повреждений ДНК. Процессы репарации связаны с функционированием определенных ферментных систем, контролируемых соответствующими генами. Мутации в этих генах (а также в некоторых генах, ответственных за репликацию ДНК) превращают их в гены-мутаторы, существенно повышающие частоту спонтанных мутаций. Нор- [c.75]

В настоящее время считают, что в основе радиорезистентности организмов лел<ат разнообразные внутриклеточные процессы, участвующие в репарации поврежденной ДНК. Большую ценность для исследования этих процессов представляет наличие хорошо охарактеризованных мутантных штаммов, радиационная чувствительность которых варьирует в чрезвычайно широких пределах. [c.485]

Если нарушения обмена веществ и функциональной активности определять как отказ , то в физиологии растений можно использовать технический термин надежность , подразумевая под этим безотказность функционирования растительного организма в нормальных условиях существования и при отклонении от нормы. Надежность растительного организма определяется его способностью не допускать или ликвидировать отказы на разных уровнях молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном и популяционном. Для предотвращения отказов используются системы стабилизации принцип избыточности, принцип гетерогенности равнозначных компонентов, механизмы гомеостаза. Для ликвидации возникших отказов служат системы репарации (восстановления). На каждом уровне биологической организации действуют свои механизмы. На молекулярном уровне принцип избыточности находит свое выражение, например, в полиплоидии, на организменном — в образовании большого количества гамет и семян. Примерами восстановительной активности на молекулярном уровне служит энзиматическая репарация поврежденной ДНК, на организменном — пробуждение пазушных почек при повреждении апикальной Меристемы, регенерация и т. д. [c.413]

Рис. 5-35. Фермент ДНК-лигаза восстанавливает разорванную фосфодиэфирную связь. Из схемы видно, что ДНК-лигаза использует сначала молекулу АТР, для того чтобы активировать в точке разрыва 5 -конец поврежденной цепи (1-й этап), и лишь после этого образует новую связь (2-й этап). Энергетически невыгодная реакция сшивания разрыва осуществляется, таким образом, благодаря сопряжению с энергетически выгодным процессом гидролиза АТР. У больных синдромом Блума (одно из наследственных заболеваний) обнаружена частичная недостаточность ДНК-лигазы. В связи с этим у них нарушена репарация повреждений ДНК и как следствие повышена частота заболевания раком. [c.283]

Молекулярную основу изменчивости организмов составляют наследуемые изменения первичной структуры ДНК — мутации. Мутации возникают в результате ошибок синтеза ДНК в процессе репликации или при репарации повреждений ДНК, вызванных разного рода внешними факторами. Другой механизм изменчивости составляют рекомбинации — обмен участками ДНК между гомологичными хромосомами при половом размножении. [c.155]

Назовем еще один модуль, не указанный на схеме, но обязательный для самовоспроизведения. Это модуль защиты от повреждающих агентов — механизмы обезвреживания токсических веществ (см. гл. 19) и механизмы репарации повреждений — от репарации повреждений ДНК и ремонта пространственной структуры белков (шапероны) до заживления ран. [c.189]

Если клетку, будь то бактериальная клетка или метка животного, лишить тимина, то она уже не сможет синтезирОг вать ДНК. Однако синтез белков и РНК может при этом продолжаться. Это можно показать экспериментально, используя мутантов, нуждающихся в тимине. Тем не менее эти клетки рано или поздно теряют жизнеспособность и погибают. Причина такой бестиминовой смерти неясна. Возможно, ти-мин необходим для репарации повреждений ДНК, и при его отсутствии происходит транскрипция поврежденной ДНК, что в конечном итоге приводит к синтезу дефектного белка. Но какова бы ни была причина, это явление положено в основу некоторых наиболее эффективных подходов к химиотерапии рака. Раковые клетки со свойственным им быстрым метаболизмом особенно чувствительны к отсутствию тимина. Поэтому тимидилат-синтетаза оказывается одной из наиболее удачных мишеней для воздействия ингибиторами. Одним из мощ ных ингибиторов этого фермента является монофосфат 5-фтор-2 -дезоксиуридина. Его ингибирующее действие было обнаружено, когда выяснилось, что 5-фторурацил можно использовать для химиотерапии рака. [c.165]

В целом прорастание — это процесс, сопровождающийся сложными физиологическими и биохимическими изменениями. Начинается он с интенсивного поглощения спорой воды и набухания. На первом этапе прорастания происходит активация ферментов (и в первую очередь литических), резко возрастает дыхание, т.е. мобилизуется энергия, происходят изменения в химическом составе (из спор удаляется дипиколиновая кислота), идет активный синтез белка и РНК, но репликация ДНК начинается не сразу, а через 1 —2 ч после начала прорастания споры. Прежде всего происходят процессы репарации повреждений ДНК, произо-шедщих в период покоя споры. За время прорастания споры теряют до 7з первоначальной массы. Последующие этапы состоят [c.75]

Как показывает радиоавтограф (фиг. 243, Б), полученный спустя один цикл репликации после включения метки, между двумя сестринскими хроматидами произошел реципрокный обмен ДНК- Видно, что, в тО) время как концевой участок одной из двух сестринских хромосом содержит метку, гомологичный участок второй хромосомы ее не содержит в следующем же участке вторая сестринская хромосома содержит, а первая не содержит метки. Такой обмен между сестринскими хромосомами можно легко объяснить механизмом обмена между дочерними цепями ДНК,, рассмотренным в гл. XV в связи с пострепликационной репарацией повреждений ДНК, возникающих при действии ультрафиолета на Е. oli. Как предполагал в 1963 г. Уайтхауз, после репликации молекулы ДНК родительской хромосомы в двух комплементарных дочерних цепях ДНК могут возникнуть одиночные разрывы, расположенные наискосок друг от друга (фиг. 244). Образовавшиеся при этом свободные концы затем удлиняются благодаря ограниченному синтезу, использующему в качестве матрицы родительские цепи ДНК. [c.501]

Репарация повреждений ДНК, Молекулы ДНК живых организмов неизбежно подвергаются воздействию различных вредных факторов, таких, как химические реагенты, УФ-излучение и др. В результате действия этих факторов в полинуклеотидной последовательности ДНК могут происходить обратимые и необратимые изменения. Рассмотрим репарацию ДИК, т. е. процесс устранения нарушений, возникших в химической структуре ДНК в одной из ее цепей. Так, взаимодействие с азотистой кислотой (точнее, ее производными — нитрозаминами R2N—N=0, которые синтезируются в организме из НН02 и иминов КгМН) вызывает дезаминирование аминогрупп гетероциклических оснований, входящих в молекулу ДНК. Например, дезаминирование цитозина приводит к образованию урацила [c.352]

Белок Re A играет также ключевую роль в репарации повреждений ДНК, вызванных воздействием ультрафиолетовых лучей или некоторых химических агентов на клетки Е. соИ. Активация такой репарационной функции происходит при взаимодействии с одноцепочечными участками ДНК, образование которых непосредственно связано с повреждениями в молекуле ДНК. Белок Re A обладает протеолитической активностью, стимулируемой одноцепочечными ДНК. Эта протеолитическая активность проявляется в расщеплении по крайней мере двух типов белков- [c.138]

У больных с атаксией-телеангиэктазией (аутосом-но-рецессивное заболевание, приводящее к мозжечковой атаксии и лимфоретикулярной неоплазме) повышена чувствительность к рентгеновскому облучению. У больных анемией Фанкони (аутосомно-рецессивная анемия, сопровождающаяся повышенной частотой онкологических заболеваний и хромосомной нестабильностью), вероятно, нарушена система репарации поперечных сшивок. Для всех трех описанных синдромов характерна повышенная частота возникновения опухолей. Вполне возможно, что в недалеком будущем будут выявлены другие заболевания человека, вызванные нарушениями в системе репарации повреждений ДНК. [c.81]

Как уже указывалось выше, заболевания стареющего организма требуют специальной лечебной тактики, так как в пожилом возрасте всякий диагноз сопряжен с рядом нарущений всех регуляторных систем организма. По-видимому, именно системный характер процессов старения определяет в этих случаях предпочтительное использование лекарств с широким спектром биологического действия, которые являются неспецифическими стимуляторами фундаментальных процессов в организме клеточного дыхания и пролиферации, репарации поврежденной ДНК, коррекции гемодинамики, поддержания иммунного потенциала организма, укрепления памяти и психологического статуса. Это, как правило, экстракты из растительных и животных тканей, композиции этих экстрактов и дополнения (в микродозах) минеральных компонентов (Амасиаци, 1990 M Namara, 1995). [c.173]

В мозге млекопитающих обнаружены практически все ферменты, необходимые для эффективной репарации повреждений ДНК. Так, в мозге крыс и кроликов имеются основные ферменты, необходимые для синтеза дезоксинуклеозидтрифос-фатов, — рибонуклеотидредуктаза и тимидинкиназа. Активность этих ферментов особенно высока в мозге эмбрионов и новорожденных животных, у взрослых животных она сохраняется на довольно низком уровне, соответствующем невысоким потребностям в пополнении фондов дезоксинуклеозидтрифосфатов для [c.12]

Внимание исследователей было сосредоточено на механизмах, участвующих в исправлении повреждений, вызываемых облучением. Известны три независимые системы репарации повреждений ДНК, индуцируемых облучением. Одна из них представляет собой обратную фотохимическую реакцию, происходящую под действием видимого света и фотореактивирующего фермента вторая — вырезание и замещение поврежденного участка ДНК до ее репликации, а третья — пострепликативную репарацию. Первый из упомянутых механизмов действует только на пиримидиновые димеры, индуцируемые ионизирующим излучением. Многие организмы для защиты от неблагоприятного воздействия радиации используют все три системы. [c.496]

На рис. 2.8 приведена общая модель пострепликативной репарации повреждений ДНК. Эта модель, как и большинство других, связанных с репарацией ДНК, впервые предложена фотобиологами, работавшими с поврежденными УФ-излучением микроорганизмами. В соответствии с этой моделью синтез ДНК происходит только в области неповрежденных участков, а во вновь образованной дочерней цепочке напротив повреждения остается брешь (рис. 2.8, а, б). Затем эта брешь заполняется отрезком материнской нити ДНК путем процесса рекомбинации (рис. 2.8, в). Возникшая таким образом брешь в материнской ДНК заполняется затем при помощи репаративного синтеза, аналогичного тому, который показан на рис. 2.7, б, в и г. Необходимо отметить, что поврежденный участок в действительности не репарируется, а обходится, и потерянная генетическая информация восполняется из дублированных запасов информации, содержащейся в клетке. [c.38]

Воздействие на живой организм различных мутагенных факторов внешней среды, в первую очередь, химических и физических, приводит к накоплению патологических мутаций, которые нередко оказывают неблагоприятное влияние на жизнедеятельность как отдельных клеток, так и организма в целом. При этом мутации, возникающие в половых клетках, мог)пг приводить к спонтанным абортам, врожденным порокам развития, мертворождениям, к увеличению частоты наслелственных заболеваний. Мутации, возникающие в соматических клетках, способны инициировать развитие злокачественных новообразований, сокращать продолжительность жизни, вызывать преждевременное старение, а также неблагоприятно воздействовать на целый ряд жизненно важных функций организма. В связи с этим проблемам, связанным с индуцированным мутагенезом, уделяют пристальное внимание. Основные закономерности индуцированного мутационного процесса у человека на генном, хромосомном и геномном уровнях изложе11Ы в многочисленных работах, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом. Большая часть исследований проводится на соматических клетках, — наиболее доступным и удобным объекте исследования. При изучении индуцированного мутагенеза основное внимание уделяют следующим вопросам спектру мутаций количественной зависимости частоты мутаций от дозы мутагена и его качества (т.е. вида) репарации повреждений ДНК особенностям действия малых доз мутагена влиянию антимутагенов индивидуальной чувствительности организма. [c.151]

Скорость нуклеазного отщепления увеличивается на порядок при одновременно протекающей реакции полимеризации. При этом возрастает относительное количество олигонуклеотидов в продуктах гидролиза ДНК. Благодаря такому сочетанию ферментативных активностей ДНК-полимераза I Е. oli играет важную роль в репарации повреждений ДНК in vivo. [c.24]

Таким образом, изменяя регуляцию индуцибельных и репрессибельных оперонов, существует возможность повышать продукционную активность определенных промышленных штаммов-продуцентов. Уместно отметить, что структурные гены одного метаболического пути не всегда объединены в единый оперон (наподобие лактозному), однако это не мешает их регуляции с помощью индукции или репрессии. Так, например, гены Е.соИ, детерминирующие структуру ферментов, обеспечивающих биосинтез аргинина, располагаются в различных областях хромосомы, но все контролируются одним и тем же геном-регулятором. Такая система образует регулон. Другим показательным примером является 808-регулон, гены которого детерминируют структуру более десятка различных белков и ферментов, участвующих в репарации повреждений ДНК клетки. Все эти структурные гены регулируются одним репрессором - продуктом гена 1ехА. Опероны и регулоны, контролирующие взаимосвязанные физиологические функции обнаружены у всех генетически изученных видов бактерий. [c.26]

Синтез дезоксирибонуклеотидов в покоящихся клетках практически не происходит, их концентрация в клетке очень невелика, меньше 1 мкмоль/л. В этом состоянии дезоксирибонуклеотиды нужны только для репарации повреждений ДНК. В начале фазы 8 синтез ускоряется, и в продолжение всей фазы 8 (около 7 ч) концентрация дезоксирибонуклеотидов в клетке пддерживается на уровне 10-20 мкмоль/л. Регуляция синтеза дезоксирибонуклеотидов обеспечивается сложным механизмом, включающим изменения как активности, так и количества ферментов. [c.377]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология