Лекция 6 Нарушения в структуре ДНК Репарация ДНК

Лекция 6 Нарушения в структуре ДНК. Репарация ДНК.

Ошибки в структуре ДНК n n n возникают во время репликации ( «благодаря» мутантной ДНК-полимеразе или спонтанно) и вне репликации образование пиримидиновых димеров апуринизация разрушение цепи мутации со сдвигом рамки считывания мутации без сдвига рамки считывания

Пиримидиновые димеры n n под действием у/ф двойная связь между С 5 и С 6 атомами углерода в составе пиримидиновых оснований может разрываться. расстояние между основаниями одной цепи ДНК позволяет освободившимся С–атомам сформировать циклобутановое кольцо

Межнитевые сшивки ДНК-ДНК n возникают ковалентные связи между основаниями двух разных нитей ДНК. Их количество возрастает при облучении у/ф и в течении всей жизни. Очень опасный род повреждений.

Мутации со сдвигом рамки считывания Делеции Вставки Мутации без сдвига рамки считывания инверсии замены простые (транзиции) пурин пиримидин сложные (трансверсии) пурин пиримидин Динамические мутации

Механизмы возникновения транзиций • дезаминирование ь ь С A → U → «G» (гипоксантин) • таутомеризация азотистых оснований • алкилирование (метилирование) • включение в цепь ДНК нуклеотида с аналогом азотистого основания (5 -бромурацил, 2 -аминопурин) ь А → «G» (кето - енольная таутомеризация) ь G → «А»

миссенс (missens) – мутации нонсенс (nonsens) – мутации молчащие мутации горячие точки (hotspots)

Динамические мутации (прогрессирующие мутации, экспансии тринуклеотидных повторов) n n n вызваны увеличением числа копий (экспансией) простых повторяющихся последовательностей повторы с экспансией обладают мейотической и митотической нестабильностью в ряду поколений обычно наблюдается увеличение числа копий повтора антиципация - увеличение тяжести заболевания в ряду поколений n вероятность изменения копийности повторов отличается при наследовании динамической мутации по отцовской и материнской линии

Динамические мутации (экспансии тринуклеотидных повторов) Синдром Мартина-Белла (синдром ломкой Х-хромосомы) Ген FMR 1 (Xq 27. 3) AGG 230 раз приводит к развитию заболевания n Хорея Гентингтона Ген гентингтина (4 р16. 3) CAG 40 раз появление симптомов болезни после 41 -го года жизни CAG 55 раз появление симптомов до 20 лет n

Репарация ДНК n Прямая репарация путем 3’-экзонуклеазной активности ДНК-полимеразы во время репликации метилтрансферазная активность (гликозилазы удаляют метильные группы) фотореактивация (световая репарация) мисмэтч репарация n эксцизионная репарация n SOS-репарация n рекомбинационная репарация n

Световая репарация устраняет пиримидиновые димеры с участием ферментов фотолиаз (имеющих в качестве кофактора РНК длиной 10 -15 н) У бактерий, растений, грибов, многих беспозвоночных и позвоночных животных

Мисмэтч репарация mismatch - несоответствие исправляются ошибочно встроенные во время репликации неповрежденные основания, которые не образуют нормальных Уотсон - Криковских пар

Эксцизионная репарация Исправляет алкилирование, апуринизацию, тиминовые димеры узнавание образование бреши застройка E. coli: • Uvr ABC-эндонуклеазы • Uvr D-геликаза • ДНК полимераза-I • ДНК-лигаза

Uvr ABC-эндонуклеазы Uvr D-геликаза ДНК полимераза-I ДНК-лигаза

Индуцируемая УФ SOSрепарация накопление одноцепочечных разрывов ДНК индукция генов Uvr протеазная активность белка Rec. A деградация белка Lex. A (ингибитора репарации) зкспрессия генов репарации и репарация снижение протеазной активности Rec A прекращение SOS-репарации

Рекомбинационная репарация n реализуется при рекомбинации по типу “разрыв-соединение”. Восстанавливается нативная молекула ДНК путем обмена ее поврежденного сегмента на неповрежденный в процессе рекомбинации между 2 измененными молекулами

Болезни, провоцируемые нарушениями репаративной системы n n n n пигментная ксеродерма трихотиодистрофия прогерии детей и взрослых атаксия-телеангиэктазия синдром Блума синдром Коккейна аутоимунные заболевания (ревматоидный артрит, СКВ и др. ) онкозаболевания и др.