Механизмы репарации повреждения ДНК

Вырезание повреждений — основной темновой механизм восстановления различных одноцепочечных повреждений ДНК, в том числе и пиримидиновых димеров. Особенность этого механизма репарации в том, что восстановление одноцепочечных повреждений происходит только тогда, когда не повреждена комплементарная цепь молекулы ДНК. В процессе темновой репарации происходит вырезание в одной из цепей молекулы ДНК коротких сегментов (длиной около 30 нуклеотидов), содер- [c.148]

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]

Функционирование репарирующих механизмов в широком значении термина. Известно, что у микроорганизмов может функционировать целый ряд ферментативных систем, действие которых имеет результатом репарацию генетических повреждений. Один из хорошо изученных примеров — фотореактивация, т. е. индуцируемая видимым светом ферментативная репарация повреждений, вызванных действием ультрафиолетового облучения. [c.69]

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]

Существуют также и специальные механизмы репарации повреждений ДНК. Облучение клеток ультрафиолетовым светом или рентгеновскими лучами либо обработка различными химическими агентами приводят к повреждениям, затрагивающим основания или остов молекулы ДНК. В ДНК закодирована информация о синтезе репарирующих ферментов и белков, поддерживающих целостность генома любого организма. [c.33]

Репарация ДНК — сложный ферментативный механизм исправлений повреждений, возникающих под. влиянием различных факторов в молекулах ДНК. Например, [c.73]

Дефекты систем репарации выявлены и при других наследственных заболеваниях. При анемии Фанкони дефектен этап вырезания поврежденного участка из молекулы ДНК (нарушен синтез экзонуклеазы). В случае атаксии — телеангиэктазии (синдром Луи Бар) также повреждены системы репарации, что выражается в повышении чувствительности клеток больных к действию излучений и химических мутагенов, резко увеличивающих в них частоту хромосомных аберраций, имеющую высокий спонтанный уровень (около 7,5% для лимфоцитов периферической крови). При радиотерапии таких больных наблюдаются осложнения иногда со смертельным исходом. Механизмы репарации нарушены и в случае прогерии, или преждевременного старения, и синдрома Блюма. [c.516]

Некоторые другие добавки, например содержащие лабильные Н-атомы сульфгидрильные соединения цистеамин и цистеин, также защищают от радиационных повреждений. Механизм их действия, по-видимому, заключается в восстановлении окисленных молекул-мишеней. Репарация повреждений с помощью реакций этого типа, в том числе с участием цистеамина, наблюдалась при использовании метода импульсного радиолиза 16, 17]. [c.323]

У одноклеточных организмов, таких как дрожжи, бактерии или простейшие, отбор благоприятствует тому, чтобы каждая отдельная клетка росла и делилась как можно быстрее. Поэтому скорость деления клеток обычно лимитируется только скоростью поглощения питательных веществ из окружающей среды и переработки их в вещество самой клетки. В отличие от )того у многоклеточного животного клетки специализированы и образуют сложное сообщество, так что главная задача здесь - выживание организма, а не выживание или размножение отдельных его клеток. Для того чтобы многоклеточный организм выжил, некоторые его клетки должны воздержаться от деления, даже если нет недостатка в питательных веществах. Но когда возникает надобность в новых клетках, например при репарации повреждения, ранее не делившиеся клетки должны быстро переключаться на цикл деления а в случаях непрерывного износа ткани скорости новообразования и отмирания клеток всегда должны быть сбалансированы. Поэтому здесь должны существовать сложные регуляторные механизмы более высокого уровня, чем тот, который действует у таких простых организмов, как дрожжи. Этот раздел и посвящен такому социальному контролю на уровне отдельной клетки. В гл. 17 и 21 мы познакомимся с тем, как он функционирует в многоклеточной системе для поддержания и обновления тканей тела и какие его нарушения происходят при раке, а в гл. 16 увидим, как еще более сложная система управляет клеточным делением в процессах индивидуального развития. [c.414]

Четыре главных тина мышечных клеток можно далее подразделить на разные подтипы, каждый из которых имеет свои особенности. Но мы сосредоточим свое внимание на клетках скелетных мышц с их интересным механизмом развития, необычным способом репарации повреждений и поразительной снособностью видоизменяться в дифференцированном состоянии. [c.190]

Расшифровка молекулярных механизмов репарации УФ-повреждений бактериальной ДНК суш,ественно расширила представления о функционировании генома и показала, что в клетке существуют генетически детерминированные системы ферментов, поддерживающие целостность генетической информации и, если надо, исправляющие ее. В дальнейшем было доказано, что в общих чертах сходная система существует в клетках млекопитающих. Благодаря активности репаративной системы клетки способны поддерживать целостность генома в случае повреждений, наносимых не только УФ-излучением, но и ионизирующей радиацией, канцерогенами и мутагенами. [c.149]

Таким образом, способы повышения радиочувствительности клеток основаны на определенных молекулярных и клеточных механизмах увеличении радиационного повреждения ДНК, подавлении процессов репарации повреждений или использовании таких фундаментальных закономерностей, как различия в радио-чувствительности фаз цикла и знания параметров клеточного цикла. Можно назвать следующие основные пути усиления действия облучения на клетки [c.248]

Эксцизионная репарация. Второй механизм репарации ДНК - эксцизионная репарация-в свете не нуждается. На первом этапе эндонуклеаза опознает димер и разрезает рядом с ним поврежденную цепь ДНК. Образовавшиеся свободные [c.202]

Другой механизм репарации повреждений, вызванных действием ультрафиолетового излучения, состоит в фотореактивации видимым светом или излучением ближайщей области ультрафиолетового спектра [c.292]

Вырезание повреждений — основной темновой механизм восстановления различных одноцепочечных повреждений ДНК, в том числе и пиримидиновых димеров. Особенность этого механизма репарации в том, что восстановление одноцепочечных повреждений происходит только тогда, когда не повреждена комплементарная цепь молекулы ДНК. В процессе темновой репарации происходит вырезание в одной из цепей молекулы ДНК коротких сегментов (длиной около 30 нуклеотидов), содержащих поврежденный участок, и последующее заполнение образовавшейся бреши комплементарными нуклеотидами с использованием неповрежденной цепи ДНК в качестве матрицы (рис. 41,5). [c.130]

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]

Стимулом для исследования реакции микроорганизмов иа облучение послужило стремление решить проблемы, связанные с опасностью радиации для человечества. Можно было надеяться, что подобные исследования внесут свой вклад в понимание фундаментальных механизмов инактивации клеток и репарации повреждений, индуцируемых излучением. В этом смысле работы такого рода оказались весьма успешными. [c.495]

Во введении к этой главе говорилось, что исследования на биохимическом и биофизическом уровнях могут вскрыть связь между физикохимическими и биологическими эффектами излучения. В настоящее время повреждения ДНК являются наиболее вероятной связью. В этой главе приведены некоторые общие данные о повреждениях оснований ДНК, разрывах ДНК, а также описаны детали некоторых известных механизмов репарации ДНК. Как мы увидим в дальнейшем, эти молекулярные механизмы дают начальный импульс для излучения таких радиационных эффектов, как повреждения генетического материала, гибель клеток и канцерогенез. Важность изучения радиационной биохимии белков и РНК трудно переоценить, но их повреждения, вероятно, являются менее критической мишенью, чем повреждения ДНК. Роль мембран в радиационной биологии остается не изученной, но тесная связь между ДНК и внутренней мембраной ядра означает, что нельзя игнорировать мембрану в качестве радиобиологической мишени. Наконец, следует всегда помнить при обсуждении повреждений ДНК, что повреждения, которые наиболее легко регистрировать, не обязательно самые важные. [c.46]

В гл. 2 рассмотрены основные типы радиационных повреждений ДНК и механизмы репарации. Отмечалось, что после облучения в дозах 1 - [c.55]

Нет также больших различий между способностью к репарации у нормальных тканей и опухолей, что было показано при определении квази-пороговой дозы (Од) в экспериментах ин витро. Однако возможно, что поскольку большинство опухолей ин витро являются гипоксическими или даже временно аноксическими (см. ниже) и поскольку механизмы репарации зависят от содержания кислорода (см. гл. 8), то накопление повреждений при фракционировании дозы в тканях опухоли может оказаться выше, чем в нормальных тканях. [c.136]

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]

Ж. Те повреждения ДНК, которые создают искажения в ее спиральной структуре, удаляются с помощью механизма репарации [c.15]

А. Предполагая, что продукты генов гесА и uvrA участвуют в различных механизмах репарации повреждений, вызванных ультрафиолетом, ответьте, какой путь более предрасположен к ошибкам Какой механизм преобладает в клетках дикого типа [c.17]

В генетической программе предусмотрены ферментативный механизм, который исправляет ощибки, иногда происходящие при репликации ДНК, и механизм репарации повреждений, затрагивающих основания или спиральную структуру при облучении рентгеновскими лучами и ультрафиолетовым светом или при воздействии различных химических агентов, а также механизм устранения дефектов, связанных с некоторыми заболеваниями. Генетическая программа обеспечивает создание reHOMHbDi вариантов и возможность эволюционных изменений. Определенные гены кодируют белки, способствующие обмену цепями, принадлежащими разным молекулам ДНК, и тем самым созданию НОВЫХ комбинаций генетического материала, передаваемых потомству. Известны белки, вызывающие геномные перестройки путем катализа транслокаций небольщих сегментов или даже протяженных участков В пределах одной молекулы ДНК и между молекулами. С одной стороны, ре- [c.67]

Дублирование информации в двух комплементарных цепях ДНК не позволяет безошибочно исправлять все типы повреждений. Ойи-санные механизмы репарации не могут справиться с такими нарушениями структуры ДНК, как ковалентные межнитевые сшивки, которые могут возникать под действием ряда мутагенов, или дву1№По- [c.83]

Как известно, наследственная информация передается благодаря тому, что две комплементарные нитевидные молекулы дезоксирибонуклеиновых кислот обратимо связаны в двойную спираль. Комплементарность достигается тем, что каждая определенная пара нуклеиновых оснований (тимин — аденин, цитозин — гуанин) фиксирована водородными связями. Вызванное светом или радиацией образование димера по схеме (9.32) из находящихся рядом остатков тимина или цитозина нарушает структуру спирали, так что репликация ДНК во второй цепи двойной спирали останавливается у места повреждения. Соответствующая информация не может переноситься и вследствие этого появляются лучевые повреждения или мутации. Особенно чувствительны к таким воздействиям виды ДНК с высоким содержанием обоих пиримидиновых оснований. Однако в природе в результате приспосабливания выработались механизмы репарации, благодаря которым лучевые повреждения отчасти могут быть устранены [23]. Двуядер-ные нуклеиновые основания с пятичленными циклами — аденин и гуанин — мало чувствительны к облучению. [c.247]

Под действием ультрафиолетового излучения возможно образование тиминовых димеров. Такой димер не укладывается в двойную спираль ДНК, что нарущает репликацию и экспрессию генов. В механизме репарации данного повреждения участвуют три ферментативных активности [c.305]

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]

Можно полагать, что свойство генерировать и проводить ПД претерпело в биосистемах определенные изменения в ходе эволюции не только в отношении механизмов, лежащих в его основе, но и в отношении его функциональной значимости. Высказываются предположения [406], что наиболее древней функцией ПД в животном и растительном мире была его защитная роль при действии различных повреждающих факторов, состоя1цая в кратковременном сбросе мембранного потенциала. Это способствовало ускорению репарации поврежденных мембранных структур. [c.185]

Вторая задача, в частности достижение темпа мутаций, достаточного для возможно большей скорости эволюции, решается не так просто. Темп мутаций должен быть соразмерным — не слишком быстрым и не слишком медленным. Таким образом, вторая задача решается выработкой механизмов регулирования частоты мутаций. В последние годы была обнаружена неожиданно сложная и совершенная биохимическая система регулирования темпа мутаций. Один из существенных ее механизмов — процесс ферментативной репарации поврежденных молекул ДНК, катализируемый так называемыми репаразами (см. [61]). [c.63]

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]

Изучение действия ионизирующего излучения на ДНК и, в частности, явления репарации ДНК — важный этап развития молекулярной биологии, генетики и канцерогенеза. Наиболее значительным достижением явилось открытие трех основнь1х типов повреждения ДНК и некоторых важнейших биохимических механизмов репарации. На рис. 2.4 приведено относительное распределение событий ионизации в зависимости от размера молекулы ДНК для излучений с высокой и низкой ЛПЭ, а на рис. 2.5 даны три основных типа повреждений, вызываемых этой ионизацией однонитевые и двунитевые разрывы ДНК и повреждение оснований. Рисунки 2.7 — 2.9 показывают три основных пути репарации эксцизи-онная репарация, пострепликативная репарация и предполагаемый механизм репарации двойных разрывов ДНК. [c.35]

Биологический смысл природной компетентности бактерий не вполне понятен. Процесс трансформации бактериальных клеток в природных условиях обеспечивает поддержание жизненно важного динамического состояния генома бактериальных клеток. Развитие компетентности тесно сопряжено с рекомбинацией и репарацией бактериальных хромосом и является одним из молекулярных механизмов, обеспечивающих горизонтальный перенос генов у микроорганизмов [204]. В настоящее время имеются указания на то, что донорная ДНК, которая захватывается бактериальными клетками в природных популяциях микроорганизмов, появляется не только из-за случайной гибели клеток. Развитие компетентности, по крайней мере у Strepto o us pneumoniae, индуцирует лизис части клеток этой популяции и освобождение геномной ДНК, а следовательно, процессы освобождения ДНК и ее захвата бактериальными клетками в таких системах координированы [205]. Суммируя данные о биологическом значении природной компетентности бактериальных клеток, можно заключить, что при участии этого процесса происходит обмен генетической информацией в популяциях микроорганизмов, что необходимо для поддержания генетического разнообразия вида и распространения генов, важных для выживания бактерий в изменяющихся условиях окружающей среды. Кроме того, трансформирующая ДНК может участвовать в репарации повреждений бактериальных хромосом после генотоксических воздействий [206]. [c.144]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология