Повреждение и восстановление ДНК | Молекулярная биология | Биохимия | Лекции по оказанию первой п...

В этой лекции мы обсудим повреждения и репарацию ДНК. Повреждения и репарация одноцепочечной ДНК включают: 1) Репарацию тиминовых димеров или нуклеотидную эксцизионную репарацию 2) Репарацию путем вырезания оснований 3) Репарацию несовпадений Повреждения и репарация двухцепочечной ДНК включают: 1) Репарацию гомологичной рекомбинации 2) Репарацию путем негомологичного соединения концов Гены-супрессоры опухолей: 1) Ген P53 2) Ген Rb    • First aid lectures |Creative solutions for...   Аккаунт в Instagram: dr_jamil56 ДНК имеет два типа систем репарации: I. Репарация одноцепочечной ДНК II. Репарация двухцепочечной ДНК ❖ Репарация одноцепочечной ДНК Репарация одноцепочечной ДНК включает: ★ Репарацию тиминовых димеров / Репарацию путем вырезания нуклеотидов ● Происходит в фазе G1 ● Ультрафиолетовое излучение вызывает образование тиминовых димеров. ● Димеры тимина = Соседние тимины образуют двойную ковалентную связь друг с другом, вместо водородной связи с комплементарными основаниями. ● Димеры тимина удаляются из ДНК посредством механизма нуклеотидной эксцизионной репарации. ● Этапы нуклеотидной эксцизионной репарации: ➢ Фермент эксцизионной эндонуклеазы распознает димер тимина и делает надрез или разрез фосфодиэстерных связей с обеих сторон димера тимина, удаляя его. Поскольку этот фермент делает надрез нуклеотида, это называется нуклеотидной эксцизионной репарацией. ➢ ДНК-полимераза заполняет пробелы, синтезируя ДНК в направлении 5→3, используя неповрежденную нить в качестве матрицы. ➢ ДНК-лигаза запечатывает разрывы, образуя фосфодиэстерные связи. Мост к патологии ● Если тиминовые димеры не удаляются из-за дефекта фермента эксцизионной эндонуклеазы, это вызывает аутосомно-рецессивное заболевание, известное как пигментная ксеродермия, со следующими клиническими признаками: ➢ Чрезмерная чувствительность к УФ-излучению ➢ Чрезмерное количество веснушек ➢ Множественные раковые заболевания кожи ➢ Язвы роговицы ● Пигментная ксеродермия диагностируется путем измерения активности фермента эксцизионной эндонуклеазы в белых кровяных клетках. ★ Репарация путем вырезания оснований ● Происходит на протяжении всего клеточного цикла ● Дезаминирование цитозина превращает цитозин в урацил в молекуле ДНК ● Этот урацил распознается и удаляется из ДНК в результате репарации путем вырезания оснований, т.е. урацил должен отсутствовать в ДНК ● Этапы репарации путем вырезания оснований ➢ Специфическая для основания урацилгликозилаза удаляет урацил и создает AP-сайт, т.е. апиримидиновый сайт (пентозный сахар без пиримидинового основания). Поскольку он разрезает основание, это называется репарацией путем вырезания оснований. НАПОМНИТЕ: Апуриновый сайт → пентоза без пуринового основания ➢ AP-эндонуклеаза разрезает фосфодиэстерную связь нуклеотида с 5'-конца, в то время как AP-лиаза разрезает фосфодиэстерную связь нуклеотида с 3'-конца → высвобождение поврежденного нуклеотида ДНК ➢ ДНК-полимераза β заполняет пробел, синтезируя новые нуклеотиды, а ДНК-лигаза запечатывает его. ★ Репарация несовпадающих пар оснований ● Происходит в S-фазе ● Во время репликации ДНК могут возникать несовпадающие пары оснований, которые обычно подвергаются коррекции ДНК-полимеразой, но если ошибки все же остаются, они исправляются активностью генов hMSH2 и hMLH1 ● Эти несовпадающие пары распознаются и удаляются из нити ДНК ферментами, кодируемыми генами hMSH2 и hMLH1 ● ДНК-полимераза и ДНК-лигаза заполняют пробел и запечатывают его соответственно Мост к патологии ● Дефицит генов hMSH2 и hMLH1 приводит к синдрому Линча, также известному как HNPCC (наследственный неполипозный колоректальный рак) → рак толстой кишки → рак толстой кишки и прямой кишки. ❖ Репарация двухцепочечной ДНК Репарация двухцепочечной ДНК включает в себя следующее: ★ Гомологичная рекомбинационная репарация ● Этот механизм требует наличия двух гомологичных дуплексов ДНК ● Цепь поврежденной двухцепочечной ДНК восстанавливается с использованием комплементарной цепи в качестве матрицы из второй гомологичной двухцепочечной ДНК без потери нуклеотидов. ● Дефектная гомологичная рекомбинационная репарация вызывает рак молочной железы/яичников с мутацией BRCA1 (ген рака молочной железы 1) и анемию Фанкони (снижение производства всех типов клеток крови из-за дефекта костного мозга) ★ Негомологичное соединение концов ● 2 конца фрагментов ДНК соединяются для восстановления двуцепочечных разрывов ● Гомология не требуется, и часть ДНК может быть потеряна, поскольку удаленная часть ДНК не синтезируется снова ● Дефектное негомологичное соединение концов вызывает атаксию-телангиэктазию ❖ Ген-супрессор опухолей ★ Ген P53 ● Ген P53 отвечает за безопасность, и если в фазе G1 есть мутации, P53 действует как барьер и не позволяет клетке перейти в фазу S, пока мутации не будут исправлены, но если эти мутации не исправлены, ген P53 индуцирует апоптоз. ● Дефект гена P53 вызывает атаксию-телеангиэктазию, синдром Фраумени, связанный с мутациями генов BRCA1 и LI (повышенный риск развития некоторых типов рака) и многие солидные опу...