01.10.2021 Количество просмотров 143276

Репарация ДНК


В написании статьи принимал(а) участие:
врач акушер-гинеколог высшей категории, специалист по репродуктологии, клинической гемостазиологии, интегративной и антивозрастной медицине.


Репарация ДНК - это механизмы, позволяющие выявлять и исправлять ее повреждения.


Английское название:
dna repair
Синонимы:
восстановление ДНК

Источники повреждения ДНК

ДНК постоянно подвергается воздействию физических, химических или биологических агентов, которые могут вызывать мутации и изменять генетическую информацию человека. Модификации ДНК могут быть вызваны эндогенными молекулами или механизмами клеточного метаболизма, ошибками в процессе репликации ДНК, некоторыми вирусными инфекциями и даже факторами окружающей среды, такими как ультрафиолетовый свет, химические агенты или ионизирующее излучение. Эти факторы мешают таким процессам, как транскрипция и репликация, и даже могут вызывать неконтролируемое деление клеток. 

Генетическая изменчивость также необходима для того, чтобы виды могли приспосабливаться к изменяющимся условиям; однако определенная генетическая информация имеет решающее значение, и ее модификация несовместима с выживанием организма.

Роль репарации

Чтобы максимально точно сохранить генетическую информацию, организм имеет сложные механизмы репарации ДНК. В большинстве случаев изменения ДНК не проявляются фенотипическими изменениями и не оказывают неблагоприятного воздействия на организм, но некоторые мутации могут стать фатальными, но их можно избежать как раз с помощью механизмов репарации, включающих сложные ферментативные системы, стремящиеся исправить мутации. 

Некоторые болезни человека, известные как синдромы нестабильности хромосом и некоторые виды рака связаны со сбоями в системах репарации ДНК.

Повреждения ДНК могут возникать спонтанно или могут быть вызваны воздействием мутагенных агентов. Дезаминирование, депуринизация и окислительное повреждение азотистых оснований — вот некоторые из повреждений, которые спонтанно возникают в ДНК. 

Типы репарации

Чтобы свести к минимуму повреждение генетического материала, в организме есть различные системы восстановления, которые активируются в зависимости от типа повреждения, нанесенного геному. 

Эти механизмы репарации можно разделить на четыре категории: прямая репарация, эксцизионная репарация, репарация несоответствия (ошибочное восстановление) и репарация двухцепочечных разрывов.

  • Прямая репарация. 

Она включает в себя системы, которые непосредственно устраняют повреждение ДНК сразу после его возникновения. Этот тип восстановления не очень распространен, так как есть некоторые необратимые повреждения ДНК. Фотореактивация - это механизм, с помощью которого прокариотические организмы с помощью фермента фотолиазы распознают пиримидиновые димеры, продуцируемые УФ-светом. Этот фермент связывается с димером тимина и использует световую энергию для разрыва ковалентных связей между пиримидинами, заставляя их повторно дополняться антипараллельной цепью. Другим типом ферментов, участвующих в этой системе репарации, являются алкилтрансферазы, ферменты, которые удаляют алкильные группы гуанина и восстанавливают исходную структуру без необходимости изменения скелета ДНК.

  • Эксцизионная репарация.

Базовая система эксцизионной репарации удаляет из генома поврежденные основания, образующиеся в результате алкилирования, ионизирующего излучения, окисления и дезаминирования. В эту систему вовлечены ферменты, называемые ДНК-гликозилазами, по меньшей мере восемь различных типов которых специфичны для каждого поражения. Восстановление осуществляется путем гидролиза гликозидной связи между азотистым основанием и сахаром, что приводит к удалению поврежденного основания. 

  • Система восстановления несоответствия. 

Она основана на репарации несовпадающих оснований и коррекции петель, возникающих в цепи ДНК в результате проскальзывания полимеразы при репликации. Наиболее классическим примером этой системы репарации является система, используемая E. coli , в которой участвуют три белка: MutS, MutL и MutH. Белок MutS распознает несовпадающие основания и связывается с ними; MutL позволит сформироваться восстановительному комплексу и, в свою очередь, активирует MutH с эндонуклеазной активностью; Кроме того, это приведет к разрыву цепи, в которой расположено неправильно спаренное основание, а MutH обладает способностью различать цепь, которая должна быть восстановлена, с помощью явления гемиметилирования. 

  • Репарация двухцепочечных разрывов. 

Это точная система восстановления, которая действует во время фазы S клеточного цикла. В процессе репликации эта система индуцируется необходимостью иметь правильную копию ДНК, которая служит шаблоном для восстановления утраченной информации в поврежденной цепи. 

  • SOS-система.

Она реагирует на накопление одноцепочечной ДНК при блокировке процесса репликации. Он состоит из более чем 40 генов, которые активируются белком RecA ( рекомбинантный белок A ) у прокариот. 

Интересуетесь антивозрастной
и превентивной медициной?
Чтобы стать лучшим - учитесь
у лучших!
Эксперты со всего мира станут вашими наставниками
на пути изучение Anti-Age Expert. Подробнее
Список литературы
  1. Branze, D., & Foiani, M. Regulation of DNA repair throughout the cell cycle. Nature Reviews Molecular Cell Biology 9, 297–308 (2008) doi:10.1038/nrm2351.pdf (link to article)
  2. Crowe, F. W., et al. A Clinical, Pathological, and Genetic Study of Multiple Neurofibromatosis (Springfield, Illinois, Charles C. Thomas, 1956)
  3. Lodish, H., et al. Molecular Biology of the Cell, 5th ed. (New York, Freeman, 2004)
  4. Sinha, R. P., & Häder, D. P. UV-induced DNA damage and repair: A review. Photochemical and Photobiological Sciences 1, 225–236 (2002)

Статьи по теме
18.11.2020
Биохакинг: хайповая тема или будущее?
Жить лет до 100-120 и отлично себя чувствовать, избежав возрастных заболеваний вроде Альцгеймера – в этом цель биохакинга. Эта концепция зародилась в 1988 году в США. Молодые ученые проводили в домашних лабораториях эксперименты, в том числе, на себе, чтобы улучшить здоровье и продлить жизнь человечества.
13.09.2021
Гликация и старение: как сахар влияет на кожу
На протяжении многих лет исследователи находили подтверждения тому, что избыток сахара в кровотоке может стимулировать процесс, называемый гликированием (гликацией), который, в свою очередь, приводит к старению кожи. Как замедлить или даже остановить этот разрушительный для красоты процесс?
26.07.2021
Мутационная теория старения
Процессы старения неизбежны, однако десятилетиями ученые пытаются  их понять. Сегодня существует множество теорий о механизмах возрастных изменений, хотя ни одна из них не может в полной мере объяснить процесс старения, и они часто противоречат друг другу. Одна из таких гипотез - теория соматических мутаций, или мутационная теория.
Принять участие
Оставьте свои контакты, и координатор школы поможет Вам с выбором оптимального формата, расскажет о действующих программах и специальных предложениях.
*
*
*
*