13.9: Эксцизионная репарация нуклеотидов

Обзор

Воздействие мутагенов может повредить ДНК и привести к крупным поражениям, которые искажают структуру двойной спирали или препятствуют надлежащей транскрипции. Поврежденная ДНК может быть обнаружена и восстановлена в процессе, называемом нуклеотидным ремонтом эксцизии (NER). NER использует набор специализированных белков, которые сначала сканируют ДНК для обнаружения поврежденной области. Далее, белки NER разделяют нити и акциз поврежденной области. Наконец, они координируют замену с новыми, соответствующими нуклеотидами.

Искажение и повреждение ДНК

Клетки регулярно подвергаются воздействию мутагенов – факторов окружающей среды, которые могут повредить ДНК и генерировать мутации. УФ-излучение является одним из наиболее распространенных мутагенов и, по оценкам, ввести значительное количество изменений в ДНК. К ним относятся изгибы или изломы в структуре, которые могут блокировать репликацию или транскрипцию ДНК. Если эти ошибки не исправлены, повреждение может вызвать мутации, которые, в свою очередь, может привести к раку или болезни в зависимости от того, какие последовательности нарушаются.

Выявление и ремонт поврежденных районов

Нуклеотидный ремонт эксцизии опирается на конкретные белковые комплексы для распознавания поврежденных областей ДНК и пометить их для удаления и ремонта. В прокариотах этот процесс включает в себя три белка: УВРА, УвРБ и УвРК. Первые два белка работают вместе как комплекс, путешествуя по нитей ДНК, чтобы обнаружить любые физические аберрации.

После того, как определены, нити в поврежденном месте разделены, и эндонуклеазы ферментов, таких как UvrC вырезают и удаляют пострадавший регион. Полимераза ДНК заполняет пробел новыми нуклеотидами, а затем фермент лигаза ДНК уплотняет края между новой и старой ДНК.

Мутации в NER имеют серьезные последствия

В прокариотах комплекс NER состоит из трех белков Uvr, но в эукариотах более десятка белков работают для регулирования восстановления ДНК. У людей, мутации в пути NER может вызвать такие заболевания, как ксеродерма пигмент (XP), который связан с 2000-кратное увеличение заболеваемости раком кожи. Лица, страдающие от XP очень чувствительны к воздействию УФ и может развиться серьезные ожоги кожи после всего лишь несколько минут воздействия солнечного света. Кроме того, пациенты XP могут проявлять признаки преждевременного старения и часто развиваются неврологические нарушения. Без правильно работающего механизма ремонта, повреждение ДНК может накапливаться и приводить к аномальной смерти клеток или потенциально раковых опухолей.