Тиминовые димеры

Рис. 30-1. Образование тиминового димера под действием ультрафиолетового облучения. Между двумя соседними остатками тимина, расположенными в одной цепи ДНК, образуются две новые углерод-углеродные связи (отмечены красным цветом). А. Структура димера изображена в плоскости, но лучше ее рассмотреть в трехмерной проекции, как она показана на рис. Б, где четырехчленное кольцо, образованное двумя новыми связями, закрашено.

Рис. 34.7. Тиминовый димер образуется в результате возникновения ковалентных связей между смежными основаниями.

Участок облученной ультрафиолетом двойной спирали ДНК, содержащей тиминовый димер. [c.376]

ИЗ цепей ДНК дефектна (например, содержит тиминовый димер или АР-сайт), а комплементарная цепь не могла быть синтезирована из-за дефекта в матрице и поэтому напротив поврежденного участка остается незастроенная брешь (см. рис. 47). Единственный способ безошибочной репарации такого повреждения — это использовать в качестве эталона второй полученный при репликации дуплекс ДНК. т. е. использовать рекомбинацию для репарации повреждения. У Е.соН эту задачу способен выполнить Re A-белок вместе с ферментами репарации. Для НесА-белка одноцепочечный участок двуспиральной молекулы ДНК, содержащий повреждение, является излюбленным участком связывания. Связавшись с таким местом, Re A-6e-лок вовлекает его в рекомбинационное взаимодействие с гомологичным неповрежденным дуплексом, причем как разорванная, так и поврежденная цепи ДНК оказываются спаренными с неповрежденными комплементарными цепями, что позволяет их репарацию описанными в предыдущей главе репарационными системами (рис. 62). Таким путем осуществляется пострепликативная, или рекомбинационная, репарация. Аналогичным образом за счет рекомбинации происходит репарация двуцепочечных разрывов ДНК. [c.94]

Тиминовый димер. Димер, состоящий из ковалентно соединенных друг с другом тиминовых остатков в цепи ДНК появление таких димеров вызывается поглощением ультрафиолетовых лучей. [c.1019]

Облучение УФ-светом вызывает другой тип химической модификации ДНК, а именно конденсацию двух соседних остатков тимина с образованием тиминовых димеров [c.353]

Вопрос. При каких минимальных дозах происходит дезаминирование оснований Есть ли данные об образовании тиминовых димеров при действии ионизирующей радиации Кем и когда обнаружен уход гистона из ядра после облучения [c.43]

Ультрафиолет в зависимости от длины волны и дозы может вызывать как летальный, так и мутагенный эффект. При этом наблюдается повреждение прежде всего молекул ДНК (особенно при X = 260 нм). В молекуле возникают тиминовые димеры, ингибирующие репликацию. Эти повреждения могут быть устранены двумя путями фотореактивацией и темновой репарацией. В первом случае на поврежденное место садится фермент, активируемый синим (видимым) светом, и исправляет структуру ДНК, устраняя связи между тиминовыми основаниями в димерах. Во втором случае свет не нужен, работают ферменты эндонуклеаза (вырезает поврежденный участок), полимераза (синтезирует правильную структуру по комплементарной цепи) и лигаза (сшивает синтезированные последовательности). [c.100]

Ультрафиолет с X, = 325 — 400 нм также вреден для микроорганизмов, поскольку наряду с образованием тиминовых димеров происходит разрушение триптофана и образуются его токсичные фотопродукты, которые действуют как химические мутагены. [c.100]

Структурные нарушения могут создать физические препятствия для репликации или транскрипции. Разрыв цепи или отсутствие основания может привести к помехам при использовании цепи в качестве матрицы для синтеза РНК или ДНК. Присутствие внутрицепочечных поперечно сцепленных структур может подавить репликацию, вызывая остановку полимеразы в сайте повреждения. В таком случае фермент продолжает синтез в последующей точке, оставляя во вновь синтезированной цепи брешь (пробел). Межцепочечные поперечные сшивки препятствуют разделению цепей ДНК. Наличие любого типа сшивок приводит к преждевременной остановке транскрипции. Наиболее изучен пример образования внутрицепочечных тиминовых димеров под действием ультрафиолетового облучения (рис. 34.7). [c.436]

В исправлении этого повреждения участвуют три типа событий. Связи в тиминовых димерах могут быть удалены при участии фермента, зависимого от света. Такой [c.436]

Рассмотрим последствия образования тиминового димера в одной цепи ДНК. При репликации поврежденный сайт не может использоваться в качестве матрицы, направляющей включение оснований в дочернюю цепь. Репликация вынуждена пропустить димер, оставляв брешь. Полимераза движется до точки (или почти до точки), в которой находится тиминовый димер, и прекращает синтез соответствующей дочерней цепи. Репликация возобновляется на некотором расстоянии дальше по цепи-например, в следующем сайте инициации фрагмента Оказаки в отстающей цепи. Поэтому брешь, оставляемая во вновь синтезированной цепи, может быть существенной. [c.438]

Инициирует удаление тиминовых димеров из ДНК [c.439]

Для удаления ошибок репликации, неизбежных в процессе матричного синтеза таких огромных биополимеров, какими являются ДНК, существует специальная система ферментов репарации. Например, сопутствующие репликации одноцепочечные разрывы восстанавливаются при помощи ДНК-поли-меразы I и ДНК-лигазы. ДНК-полимераза I, будучи 3 -5 -экзонуклеазой, проверяет правильность присоединения нуклеотидов вновь образованной нити ДНК к нуклеотидам матрицы и гидролизует концевой нуклеотид, если его основание не комплементарно основанию матричной цепи. ДНК-полимераза Ш, также обладающая нуклеазной активностью, будет добавлять нуклеотиды только в том случае, если предыдущее основание дочерней цепи комплементарно связано с соответствующим основанием матричной цепи. Таким образом, осуществляется репарация неправильного спаривания нуклеотидов и контролируется корректность синтеза ДНК. Наиболее полно изучены повреждения, возникающие в клетках под действием ультрафиолетового облучения. Оно вызывает, в частности, взаимодействие двух соседних пиримидиновых оснований, чаще всего тиминов. При этом образуется тиминовый димер, блокирующий действие ДНК-полимеразы ПГ. [c.453]

Тиминовые димеры вырезаются при помощи ферментов репарации. У Е. oli специфичная нуклеаза, вырезающая тиминовый димер, кодируется тремя генами, белковые продукты которых после ассоциации образуют активный комплекс, функционирующий при участии АТФ. Этот комплекс присоединяется к цепи ДНК и производит два разрыва на расстоянии семи нуклеотидов от 5 -конца тиминового димера и четырех нуклеотидов от З -конца этого же димера. После вырезания поврежденного олигонуклеотида однонитевый участок неповрежденной цепи защищается при помощи SSB-белка от непрограммируемой деградации. Заполнение бреши происходит при помощи ДНК-полимеразы I, синтезирующей короткие олигонуклеотидные фрагменты ДНК. Эти фрагменты затем при помощи ДНК-лигазы ковалентно присоединяются к цепи ДНК. Таким образом, полностью устраняются повреждения, и восстанавливается нативная двухцепочечная спираль ДНК. [c.454]

Сначала фермент УФ-эндонуклеаза узнает тиминовый димер и рвет в этом месте сахаро-фосфатную цепь. Далее фермент экзонуклеаза расширяет возникший разрыв. В одной из нитей ДНК, там, где образовался тиминовый димер, получается огромная брешь — в несколько тысяч нуклеотидов. При этом оказываются удаленными не только ти-мииовый димер, но и масса нормальных нуклеотидов, как говорится, на всякий случай. Но это не беда — другая, комплементарная нить остается целой и по ией специальный фермент, ДНК-полимераза Корнберга, надстраивает вторую нить, создавая иормальн двойную спираль, идентичную исходной, неповрежденной ДНК. [c.38]

Рис, 30-2. А. Репарация тиминового димера. Б. Особая УФ-эндонуклеаза расщепляет дефектную цепь с 5 -стороны от димера. В. ДНК-полимераза I начинает латать цепь, а 5 -> 3 -эндонуклеаза удаляет тиминовый димер и несколько прилежащих к иему иуклеогидов. Г. Новый участок ДНК достроен, Д. Соединение нового участка с основной цепью под действием ДНК-лигазы. [c.966]

УФ-эидонуклеаза. Эндонуклеаза, способная расщеплять цепь ДНК с 5 -стороны от тиминового димера. [c.1020]

Подобно фотодимерам урацила, тиминовые димеры фотола-бильны. При облучении (А, < 290 ммк) водных растворов фотодимеров тимина и его производных они распадаются до исходных мономеров >68. Чувствительность фотоднмеров к облучению [c.653]

Гранулы полиакриламидного геля обволакивают нуклеиновой кислотой, молекулы которой сшиты поперечными связями [1]. Поперечные сшивки возникают, но-видимому, за счет образования тимин-тиминовых димеров при облучегши ультрафиолетом [9]. Нуклеиновые кислоты не связаны с гелем, они лишь обволакивают его поверхность. Количество поперечных сшивок зависит от интенсивности и продолжительности облучения. [c.150]

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]

Замещение иссеченных нуклеотидов, окружающих тиминовый димер, происходит за счет репарационной репликации. За этим процессом можно проследить, поставив опыт по распределению вещества при репликации (фиг. 97) с облученными ультрафиолетом клетками Е. соН Thy . Для этого культуру облученных ультрафиолетом бактерий выдерживают разное время в присутствии меченного радиоактивным атомом бромурацила (БУ). При этом на место тимина в реплицирующуюся ДНК происходит включение более плотного БУ. Затем для измерения плотности молекул ДНК, включивших радиоактивный БУ, выделенную из бактерий ДНК подвергают равновесному центрифугированию в градиенте плотности s l. Оказалось, что бромурацил обнаруживается лишь в тех молекулах ДНК, плотность которых не отличается от плотности обычной легкой ДНК. Таким образом, в отличие от обычной репликации, которая, как это показано в гл. IX, происходит только в одной репликационной Y-вилке, репарационная репликация происходит во многих различных точках генома. Действительно, в этом случае БУ явно включился в большое число коротких полинуклеотидных сегментов, окруженных длинными участками неренлицировавшихся полинуклеотидных ценей, так что небольшое количество отдельных остатков БУ не оказывает какого-либо заметного влияния на плотность ДНК. [c.375]

Молекулы ДНК с повреждениями, отличными от индукции ультрафиолетовыми лучами тиминовых димеров, например с такими повреждениями, которые вызываются различными химическими мутагенами (см. гл. XIII), также могут быть репарированы с помощью этого механизма. [c.376]

На фиг. 187 схематически изображен такой процесс репарации тиминовых димеров за счет иссечения и заполнения брешей, предложенный Сетлоу и П. Говард-Фландерсом. По этой схеме одна или несколько молекул ферм-ента постоянно обегают кольцевой бактериальный геном, выискивая в двойной спирали ДНК наличие структурных нарушений, подобно тому как на железных дорогах испытательные вагоны, двигаясь по путям, проверяют рельсы. Когда такой фермент встречает нарушение двойной спирали, обусловленное тиминовым димером, он вызывает два разрыва в полинуклеотидной цепи. В результате происходит иссечение тиминового димера вместе с несколькими соседними нуклеотидами. Образующаяся брешь заполняется под действием репарнрующей ДНК-полимеразы, которой, возможно, является ДНК-полимераза Корнберга (см. гл. IX). Эта полимераза добавляет нуклеотиды к З -ОН-концу нуклеотида в старой полинуклеотидной цепи и использует в качестве матрицы неповрежденную комплементарную цепь ДНК, в которой в этом участке не произошло образования ультрафиолетового повреждения . Наконец, восстановление двойной спирали ДНК завершается образованием фосфодиэфирной связи между З -ОН-концом последнего нуклеотида, включенного при репарационной репликации, и 5 -ОН-концом нуклеотида на конце старой полинуклеотидной цепн. Эта реакция осуществляется ДНК-лигазой, действие которой показано на фиг. 104. [c.377]

Если повреждение в ДНК представляет собой структурное искажение, например тиминовый димер, поврежденные основания удаляются, что ведет к восстановле- [c.437]

Предположение об участии в репарации и в рекомбинации одних и тех же ферментов впервые получило экспериментальное подтверждение, когда в 1965 г. А. Кларк открыл Кес -мутанты Е. соН, неспособные к генетической рекомбинации ни при конъюгации, ни при трансдукции.Можно проследить, что этот дефект обусловлен мутациями в нескольких генах гес, один из которых, re k, расположен между 50-й и 55-й минутами генетической карты Е. oli (фиг. 123). У этих мутантов Re " нормально протекает конъюгация (или адсорбция трансдуцирующего фага) не нарушено у них и проникновение в клетку донорной ДНК- Однако поступившая в клетку ДНК у этих мутантов не включается в геном реципиента, если только в реципиентную клетку не попал также и аллель Re " донорного гена гес. Таким образом, гены гес, по-видимому, контролируют образование ферментов, необходимых для процесса рекомбинации. Кроме своей неспособности к генетической рекомбинации, мутанты Re " отличаются еще одним удивительным свойством они обладают ненормально высокой чувствительностью к ультрафиолетовому облучению и напоминают в этом отношении мутантов по гену uvr. Изучение метаболизма ДНК у мутантов по гену гес после облучения ультрафиолетом показывает, однако, что в отличие от мутантов по гену uvr они способны иссекать и репарировать индуцированные ультрафиолетом тиминовые димеры. [c.379]

Репликация кольцево " бактериальной ДНК. содержащей нерепарированиые тиминовые димеры (изображены крестиками), приводит к образованию дочерних молекул, в которых напротив каждого тиминового димера родительской матричной цепи имеются бреши. Эти бреши заполняются в результате пострепликационной репарации . [c.380]

Дочерняя цепь с брешью , возникшая от родительской цепи ДН К с тиминовым димером, спаривается со своей непрерывной сестринской копией противоположной полярности. Затем неповрежденная цепь разрывается в соответствующем месте, в результате чего образуется кровосмесительная составная молекула типа изображенной на фиг. 187. Брешь в дочерней цепи с рау)ывом заполняется в результате репарационной репликации. Родительская и дочерняя цепи снова образуют спираль, и ДНК- [c.380]

Во-первых, исходным повреждением, отвечающим за потенциальный мутагенный эффект, должны быть тиминовые димеры. Во-вторых, процессом, превращающим потенциальные изменения в окончательные мутации, не может быть репарация за счет иссечения и заполнения (она могла бы приводить к мутации, если бы, например, точность репарационной репликации, изображенной на фиг. 187, была невелика и допускала ошибки копирования). Можно заключить, следовательно, что мутация вызывается нерепарированными тиминовыми димерами в тех клетках, которые выжили, несмотря на наличие такого неисправленного п овреж- [c.382]

С, кодирующие компоненты репарационной эндонуклеазы. Первичная характеристика ферментативной активности позволяет предполагать, что эндонуклеаза узнает тиминовый димер (или другие искажения) и делает первоначальный разрез на его 5 -стороне другой разрез производится с З -стороны примерно на расстоянии 12 нуклеотидов. Определенные ферменты Е. oli могут вырезать тиминовые димеры in vitro из ДНК, в которой уже сделаны разрезы. Такой 5 —З -экзонуклеазной активностью обладают ДНК-полимераза I и ДНК-полимераза II (см. табл. 32.2) и экзонуклеаза III, специфичная в отношении одноцепочечной ДНК. Однако мутации, по- [c.439]

Что представляет собой механизм появления ошибок Можно предположить, что определенный компонент пути репарации обусловливает продолжение репликации за сайтом повреждения. Когда ДНК-полимераза минует тиминовый димер, она включает неправильные основания и это приводит к появлению мутации. Существуют доказательства того, что для индукции ошибок необходимо присутствие ДНК-полимеразы III, обычной репликазы. Следовательно, рассматриваемая функция действует согласованно с нормальным реплика-ционным аппаратом. Мутации в гене, получившем название итиС, устраняют УФ-индуцируемый мутагенез, но не нарушают какие-либо известные ферментативные функции. Вероятно, продукт этого гена, итиС, служит компонентом системы, продуцирующей ошибки. [c.440]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология