Читайте также:
|
Если имеется гомологичный дуплекс ДНК, последовательность которого комплементарна хотя бы одному разорванному концу, возможна рекомбинационная репарация. У дрожжей Saccharomyces cerevisiae это основной вариант, и зависит он от белка RAD52, а в случае мутаций гена Rad52 соединяются негомологичные концы, т.е. включается второй вариант репарации. У млекопитающих, напротив, второй способ главным образом и работает, а у дрозофилы оба пути равнозначны [5]. Независимо от варианта репарации фрагменты разной длины просто вырезаются, последующее их восстановление не предусмотрено. Естественно, при этом нарушается первичная структура ДНК и теряется закодированная в удаленных участках информация. Но поскольку двухцепочечные разрывы сравнительно редки, клетке, по всей видимости, выгоднее пойти на такие жертвы, чем оставить ДНК разорванной.
Гомологичный обмен. Белок RAD52, от которого зависит рекомбинационная репарация у дрожжей, связывается, как только что упоминалось, с выступающими концами разорванных цепей ДНК, чем защищает их от действия экзонуклеаз. Затем RAD52 стимулирует присоединение белка RAD51 к тем местам, где находился сам. После этого один конец или оба внедряются в гомологичный дуплекс ДНК и происходит рекомбинация. Выступавшие из “прорехи” части ДНК вырезаются, и образовавшаяся брешь застраивается сразу с противоположных сторон, т.е. синтез фрагментов идет навстречу друг другу. В клетках дрожжей S.cerevisiae его осуществляют полимеразы d и e, которые нуждаются в PCNA и репликативном факторе (RFC), чтобы удержаться на оборванном конце ДНК и вести синтез. Правда, в застраивании бреши участвует еще и ДНК-полимераза a, единственная из многочисленных полимераз, способная инициировать синтез ДНК в репликативной вилке - там, где начинают расплетаться нити. Учитывая участие этого фермента в репарации сквозных разрывов ДНК, А.Холмс и Дж.Хэйбер предложили модель, по которой внедрение одного из разорванных концов в гомологичный дуплекс ДНК создает необычную репликативную вилку, где и синтезируются цепи [6]. Репликация завершается, когда второй конец достигает разрыва. Оказавшийся лишним “повисший” концевой участок второй цепи удаляется нуклеазой.
С гомологичной рекомбинацией связан еще один способ латания мест разлома. Разорванные концы ДНК по кусочку отрезаются специфической экзонуклеазой в обоих направлениях от разрыва до тех пор, пока не откроются комплементарные последовательности. Затем следует отжиг (спаривание) комплементарных участков и подрезание “висящих” негомологичных хвостов ДНК. Этот путь репарации также зависит от белка RAD52.
Соединение негомологичных концов. Починка этим способом ДНК, разорванной в обеих цепях, обеспечивается целым набором белков. Это белок Ku и комплекс, образованный ДНК-лигазой IV и продуктом гена XRCC4 [7]. Все они консервативны у эукариот, включая дрожжи и млекопитающих. Несмотря на то, что в ходе репарации порванные концы соединяются напрямую, без использования матрицы для синтеза, процесс должен быть максимально аккуратным и точным. Для выполнения этого требования служит белок Ku, который представляет собой гетеродимер из субъединиц Ku70 и Ku80 (молекулярная масса 70 и 80 кДа соответственно). Недавно была исследована кристаллическая структура человеческого гетеродимера, а также структура его комплекса с фрагментом ДНК в 55 нуклеотидов. Оказалось, что гетеродимер Ku кольцом обвивается вокруг дуплекса ДНК, но при этом не контактирует с основаниями ДНК, а образует несколько связей с сахарофосфатным остовом и подгоняется пространственно к виткам спирали ДНК так, чтобы они расположились в кольце белка строго определенным образом. Такая конфигурация комплекса Ku и ДНК, очевидно, необходима для поддержания той структуры выступающих оборванных концов, которая пригодна для следующих этапов репарации.
А их несколько. Сначала на оборванные концы ДНК “надевается” по гетеродимеру, затем они связываются друг с другом, образуя мостик. Именно к нему присоединяются и выполняют свои функции остальные участники: ДНК-полимераза заполняет бреши, образовавшиеся в результате соединения негомологичных концов ДНК; нуклеаза подрезает выступающие концы, если они оказались излишне длинными; лигаза IV сшивает восстановленные фрагменты в единое целое. У некоторых эукариот обнаружена ДНК-полимераза m, которая, видимо, и заполняет бреши в ДНК.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 70 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |