МІКРОБІОЛОГІЯ - М.Г. Сергійчук - 2008

Розділ 4. ГЕНЕТИКА БАКТЕРІЙ

Репарація пошкодженої ДНК

Репарацією називають процес відновлення пошкодженої мутагенами структури ДНК.

Досліджуючи летальну і мутагенну дію ультрафіолетових променів, Кельнер і Дульбеко ще в 1949 р. описали здатність бактеріальних клітин відновлювати свій Геном. Оскільки після опромінення ультрафіолетовим світлом клітини бактерій оброблялися видимим світлом, а летальність і частота мутацій різко знижувалась, то це явище отримало назву фотореактивації. Пізніше з'ясувалось, що процесу фотореактивації піддаються ті пошкодження, які викликані ультрафіолетовим випроміненням, - піримідинові димери та інші одноланцюгові пошкодження ДНК. Видиме світло активує фотоактивуючий фермент, який і здійснює процес репарації.

Наприкінці 50 - на початку 60-х років було отримано докази про існування темнового відновлення пошкоджень ДНК після дії всіх відомих мутагенів. Темнова репарація - це багатостадійний процес, який здійснюється за участю різних ферментів: специфічних ендонуклеаз, екзонуклеаз, ДНК-полімераз, ДНК-лігаз. Темнову репарацію можна поділити на два типи: ексцизійну і постреплікативну. У ході ексцизійної репарації повністю відновлюється генетична інформація, в основному після одноланцюгових пошкоджень молекули ДНК. У цьому плані цей тип репарації є інформаційним. Перша стадія тем- нової репарації - це розпізнавання і надрізання ланцюга молекули ДНК в області пошкодження специфічною ендонуклеазою. Потім надрізана ділянка ДНК, яка містить пошкодження, видаляється екзонук- леазою або ДНК-полімеразою, що має екзонуклеазну активність. Під час наступної стадії відбувається відновлення видаленої ділянки ДНК на матриці другої нитки ДНК-полімеразою І або ДНК-полімеразою ІІІ. На останній стадії відбувається з'єднання новоствореної ділянки з основним ланцюгом ДНК з допомогою ДНК-лігази. У ході постреплікативної репарації відновлюється двонитчаста Структура ДНК за рахунок видалення прогалин, які виникають у новосинтезованій нитці в ході реплікації і в місцях, опозитних пошкодженню. Цей процес може здійснюватися двома шляхами: рекомбінаційним і синтезом ДНК de novo за участю модифікованої полімерази. Поряд з екзонуклеазами, полімеразами і лігазами для постреплікативної репарації суттєвою є участь регуляторних генів ree A і lex A. Відомо, що процеси темнової репарації генетично контрольовані. Так, у E. coli відомо понад 20 генів, які здійснюють цей контроль. Мутації в цих генах порушують роботу репаруючих систем, призводять до різкого підвищення чутливості бактерій до мутагенних факторів, що пошкоджують ДНК.