Репарация на ДНК Flashcards
Видове повреди на ДНК
- едно- или двуверижно скъсване на
фосфодиестерния скелет - загуба на база - празнина се
нарича абазово или АП-място
(апуриново) - химична модификация на база или
присъствие на урацил в ДНК - неуместно химично свързване на
нуклеотид (най-често базата) с друг
нуклеотид или друга молекула. - несдвояване, т.е. двойка иначе нормални, но некомплементарни нк или различен брой нк
Разлики между повреди и мутации
- мутация е подмяна на изходна структура, която валидна за репликация и физико-химично, при повреда няма нормална репликация
- мутации често са съвместими с живота, повреди - не
- репарация често води до мутация, но повредата е отстранена (чрез ензими и рег. белтъци)
Причини за повреди и мутации и видове мутации
- мутагенни фактори: йонизиращо лечение, УВ светлина, температура, активни форми на О2, дезаминиращи агенти
- спонтанни (УВ лъчи, О2, температура) и индуцирани мутации
Начини на репарация на ДНК
• Пряка репарация (Direct reversal)
• Репарация на несдвоявания (MMR, MisMatch Repair)
- поправка на едноверижни скъсвания
• поправка на никове чрез ДНК-лигаза (по-големи дупки се запълват от полимераза), ако репл. вилка срещне ник - двойноверижно разкъсване
• ексцизионна репарация на бази (BER, Base Excision Repair), на нк (NER, Nucleotide Excision Repair)
- поправка на двуверини скъсвания - ДНК-лигаза, зависи дали има второ копие ДНК или няма
• Хомоложна рекомбинация (HR, Homologous Recombination) - ако има второ копие от засегната ДНК-мол.
• Микрохомоложно съединяване на краища (MMEJ, Microhomology-Mediated End Joining)
• Нехомоложно съединяване на краища (NHEJ, Non-Homologous End Joining) - ако няма резервно копие
Пряка репарация пример
- образуване на димери от два съседни тимина поради УВ лъчи
- фотолиаза на светло катализира реакция за възстановяване - липсва при плацентни бозайници
Ексцизионна репарация на бази (BER) същност, етапи, начални етапи
- поправка на повреди до една база - дезаминиране, окисление, алкилиране, отпадане на пурин
- дефектна база се разпознава и изрязва от (специализирани) ДНК-гликозилази (разкъсва N-гликозидна връзка между база и дезоксирибоза) - получава се АП място (нк без база)
- АП-ендонуклеаза разпознава АП, срязва скелета (разкъсва фосфодиестерна вр.) и създава ник
- следва репарация на къси отсечки или репарация на дълги отсечки
- зашиване на останал ник от ДНК-лигаза
Репарация на къси отсечки при еукариоти ензим, механизъм
- ДНК-полимераза бета откъсва и замества само нк останал без база
- не може да махне нормален нк, само абазов
- слага комплементарен нк на веригата
- остава ник, поправен от лигаза
Репарация на дълги отсечки ензим, механизъм
- ДНК-полимераза делта или епсилон замества абазовия нк и няколко нормални нк след него
- ензимът избутва поредицата от нк като едноверижна висулка
- висулката се отрязва от ендонуклеаза FEN1
- ник се зашива от лигаза
Ексцизионна репарация на нуклеотиди (Nucleotide excision repair, NER) механизъм
- при едноверижни повреди за повече от една база (тиминови димери)
- рег. белт. откриват повреда, хеликаза разплита ДНК
- ендонуклеази срязват повредена верига от двете страни - парче се отстранява
- празнина се запълва от ДНК-полимераза, ник се зашива от лигаза
Как се отстраняват повреди по време на репликацията?
- репликационна вилка спира, репликаза се заменя с транслезионна ДНК-полимераза
- има по-ниски изисквания - слага някакви нк срещу повредените
- лесно може да се причинят точкови мутации, но това е по-добре от опасна рекомбинативна репарация
Рекомбинативна репарация условие, общ механизъм
- транслезионна синтеза не е успяла - едната дъщерна ДНК ще има повреда в старата молекула и дупка в новосинтезираната
- използва се сестринска молекула ДНК за образец - част от старата и верига се взема за дупката
- по-късно изходна повреда се поправя чрез ексцизионна репарация, едноверижната празнина се запълва
- понякога възникват хромозомни мутации
Рекомбинативна репарация примери кога се използва
- когато репликация изпревари ексцизионна репарация
- когато повреда не подлежи на ексцизионна репарация - двуверижни скъсвания, напречно съшиване (ковалентно свързване на бази поради алкилиращи агенти - здрав мост между ДНК вериги)
- невинаги е пострепликативна - използва се второ копие от хомоложна хромозома при диплоидни
Репарация на несдвоявания (MMR) причини
- некомплементарни нк - грешки на репликаза и транслезионна ДНК-полимераза, редки тавтомерни форми на базите
- различен брой нк в двете вериги - приплъзане на места с повтарящ се нк, интеркалиращи агенти между базите
-> frameshift мутации поради пропуснат или вмъкнат нк
Репарация на несдвоявания (MMR) механизъм на действие
- установява се коя е новата/погрешна верига:
– д-уридинТФ е предшественик на д-тимидинТФ - малко урацил се включва в ДНК и ексцизионната му репарация създава никове
– по старата ДНК има повече метилови групи - новата верига се поправя подобно на ексцизионна репарация - екзонуклеаза къса нк до отминаване на мястото на несдояване, празнина се запълва от ДНК-полимераза, лигаза попълва никове
Какво представлява глобален отговор на ДНК-повредите? прокариоти, еукариоти
- реакция на кл. при многобройни едновременни повреди поради мутагенно действие
- при бактерии - SOS-отговор - 20 репарационни белтъка се синтезират, поправят ДНК, но с грешки (мутации)
- при еукариоти - няма SOS-отговор (не биха понесли мутации) - активират се контролните точки на кл. цикъл - кл. в G1/G2 не допускат иницииране на репликация/ започване на митоза преди репарация
