31. Эксцизионная репарация нуклеотидов. Удаление пиримидиновых димеров. Нуклеаза авс (авс-эксцинуклеаза). Компоненты авс-эксцинуклеазы – белки UvrА, UvrB, UvrC. UvrD-геликаза.

Ферменты системы эксцизионной репарации нуклеотидов - крупные олигомерные белки - гидролизуют две фосфодиэфирные связи – по одной с каждой стороны повреждения ( у E. coli и других 5-ую фосфодиэфирную связь на 3^/-стороне и 8-ую связь на 5^/-стороне повреждения, приводя к выщеплению одноцепочечного фрагмента ДНК длиной 12-13 нуклеотидов). После расщепления двух фосфодиэфирных связей соответствующие олигонуклеотиды высвобождаются, а образующиеся пробелы заполняются с помощью ДНК-полимеразы I (у E. coli) или ДНК-полимеразы  (в клетках человека). Ключевой ферментный комплекс - нуклеаза АВС (АВС-эксцинуклеаза), включающая субъединицы трех видов – uvrA, uvrB и uvrC. Эксцинуклеаза катализирetn две реакции специфического эндонуклеолитического расщепления. Комплекс белков uvrA и uvrB (А₂В) связывается с ней в сайте повреждения. Затем димер uvrA отделяется от этого комплекса, оставляя белок uvrB прочно связанным с ДНК. Дополнительное связывание белка uvrC с uvrB инициирует 5-ой фосфодиэфирной связи на 3^/-стороне повреждения. Первое расщепление сопровождается расщеплением 8-ой фосфодиэфирной связи на 5^/-стороне повреждения. Вырезанный таким способом одноцепочечный фрагмент размером 12-13 нуклеотидов выпетливается с помощью uvrD-геликазы. Это основной способ удаления многих видов повреждений ДНК, включая пиримидиновые димеры.

32. Прямая репарация (обращение повреждений) ДНК. Механизмы обращения повреждений. О⁶-метилгуанин-ДНК-метилтрасфераза. Прямая репарация 1-метиладенина и 3-метилцитозина. Белок AlkB – a-кетоглутарат-Fe²⁺-зависимая диоксигеназа.

Репарация повреждений ДНК без предварительного удаления измененного основания или нуклеотида – прямая репарация.

Например, фотореактивация циклобутиловых пиримидиновых димеров, осуществляемая с участием ДНК-фотолиазы. ДНК-фотолиаза используя энергию поглощенного света, обеспечивает обращение данного повреждения. ДНК-фотолиаза E. coli включает два хромофора - N⁵,N¹⁰-метенилтетрагидрофолил-полиглутаминовой кислотой (MTHFpolyGlu) и FADH¯. Механизм репарации протекает в несколько стадий: 1 – MTHFpolyGlu поглощает свет , 2 – энергия возбуждения передается на FADH, 3 – возбужденный флавин (^*FADH¯) передает электрон на пиримидиновый димер, который превращается в нестабильный радикал, 4 – перегруппировка электронов в составе димера приводит к разрыву циклобутилового кольца состоящего из атомов углерода С-5 и С-6 двух соседних остатков пиримидинов, а электрон переносится обратно на флавин, регенерируя, тем самым, его исходное состояние. Механизм реакции фотореактивации в целом включает образование свободных радикалов.

Еще одним примером является прямое исправление ошибок, под дейтвием алкилирующих агентов. При этом наиболее часто модифицируется гуанин, его енольная форма превращается в О⁶-метилгуанин. О⁶-метилгуанин не способен спариваться с цитозином, но образует пару с тимином – транзиции G-C  А-Т. Прямая репарация О⁶-метилгуанина осуществляется с участием О⁶-метилгуанин-ДНК-метилтрасферазы – фермента, который катализирует перенос метильной группы от О⁶-метилгуанина на сульфгидрильную группу одного из собственных остатков цистеина. При этом белок инактивируется.

Прямой механизм используется для репарации 1-метиладенина и 3-метилцитозина. Модификация аминогрупп остатков аденина и цитозина приводит к изменению характера спаривания этих оснований. У E. coli репарация 1-метиладенина и 3-метилцитозина осуществляется в ходе реакции окислительного деметилирования, катализируемой белком AlkB – -кетоглутарат-Fe²⁺-зависимой диоксигеназой(надсемейство диоксигеназ).