Эксцизионная репарация нуклеотидов: введение
ЭР - эксцизионная репарация ДНК; ЭР-комплекс включает ПАРП , XRCC1 , ДНК-лигазу III и ДНК-полимеразу бета .
Эксцизионная репарация нуклеотидов (ЭРН, NER) может осуществляться двумя путями. В первом случае происходит гидролиз фосфодиэфирной связи по 3'- или 5'- концу на некотором расстоянии от ошибочно спаренного (поврежденного) нуклеотида, который далее целиком удаляется под действием 5'->3'- (или 3'->5'-) экзонуклеазы, гидролизующей цепь ДНК нуклеотид за нуклеотидом в соответствующем направлении от первоначального одноцепочечного разрыва в репарируемой ДНК. Образующаяся брешь далее заполняется ДНК-полимеразой. Такой механизм репарации реализуется у E. coli и человека для вырезания неповрежденных (немодифицированных) ошибочно спаренных нуклеотидов. Механизм последовательного эндо- и экзонуклеазного расщепления ДНК не используется для удаления поврежденных (измененных) нуклеотидов. Это связано, по-видимому, с тем, что такие нуклеотиды (например, возникшие в результате образования аддуктов с мутагенами) часто являются ингибиторами экзонуклеаз.
Второй механизм функционирует у всех исследованных видов организмов и заключается в использовании ферментной системы, которая вносит одноцепочечные разрывы по обе стороны от поврежденного нуклеотида на некотором расстоянии от него с последующим удалением одноцепочечного фрагмента ДНК, содержащего измененный нуклеотид.
В универсальном механизме эксцизионной репарации как прокариоты, так и эукариоты гидролизуют 3-5-ю фосфодиэфирную связь с 3'-конца от повреждения ( рис. I.56 ). При этом прокариоты гидролизуют также 8-ю связь от 5'-конца измененного нуклеотида, тогда как у эукариотических организмов происходит одноцепочечный разрыв на расстоянии 21-25 нуклеотидов от повреждения со стороны его 5'-конца. Таким образом, прокариоты удаляют измененный нуклеотид в составе 12-13-членных олигомеров, тогда как эукариоты - в составе одноцепочечных фрагментов ДНК длиной в 27-29 нуклеотидов. Ферментная система, вносящая такие двойные одноцепочечные разрывы, получила название эксцизионной нуклеазы (эксцинуклеазы) . Образующаяся в молекуле репарируемой ДНК одноцепочечная брешь далее заполняется с помощью ДНК-полимеразы, а фосфодиэфирная связь в остающемся одноцепочечном разрыве восстанавливается ДНК-лигазой.
В отличие от ЭРО и прямых реверсий, которые специфичны к достаточно узкому кругу повреждений ДНК, система ЭРН, хотя и с разной эффективностью, удаляет все возможные повреждения, и потому роль ее в поддержании стабильности генома велика. ЭРН детально изучена у E. coli и активно изучается в клетках дрожжей и человека, причем в последних благодаря раскрытию генетической природы таких заболеваний, как пигментная ксеродерма ( ХР ), синдром Кокейна ( СS ) и заболевания трихотиодистрофия ( ТТD ) [ Lehmann A.R., 1995 , Friedberg E.C., Walker G.C., ea., 1991 ].
Стратегия ЭРН во всех случаях, от бактерии до человека, оказалась одинаковой, хотя по мере усложнения объекта количество задействованных в реакции генов и их продуктов возрастает от 6-8 у E. coli до 30 у человека [ Lehmann A.R., 1995 ].
Интересной особенностью ЭРН явилось также наличие особой сопряженной с транскрипцией ее ветви, которая осуществляет репарацию в наиболее важных для клетки транскрибируемых районах генома. Действительно, если повреждение в транскрибируемой (матричной) нити ДНК задерживает продвижение РНК-полимеразы, то специальный белковый фактор TRCF ( transcription-repair coupling factor ) сталкивает РНК-полимеразу и связывает с этим местом комплекс ферментов репарации. См. Сопряжение транскрипции и репарации ДНК у E/coli. Действуют ли все ферменты cистемы ЭРН в составе единой "репаросомы" или ЭРН - это координированный ансамбль отдельных репарационных ферментов, пока не ясно, однако несомненно существование сложного ферментного комплекса, который принято называть " эксцинуклеазой " и который осуществляет первые три из четырех основных стадий процесса ЭРН.
В системе эксцизионной репарации ДНК путем удаления нуклеотидов поврежденные азотистые основания вырезаются в составе олигонуклеотидов.
