30.Репарація днк.

Усі живі організми на Землі підлягають постійній дії фізичних мутагенних факторів, зокрема опроміненню УФ-променями (з довжиною хвилі 200-400 нм), що складають значну частину сонячного спектра, та іонізуючою радіацією, джерелом якої є космічне випромінення та радіоактивні ізотопи радію, плутонію, вуглецю тощо, що містяться в неорганічних об’єктах навколишнього середовища. За оцінками фахівців, вплив УФ- та іонізуючого опромінення є відповідальним за приблизно 10 % усіх пошкоджень ДНК, що спричиняються небіологічними факторами. Наступним важливим компонентом мутагенного впливу навколишнього середовища на геном живих організмів є дія численних хімічних сполук, зокрема речовин чужорідного походження — ксенобіотиків, які постійно впливають на ядерну генетичну ДНК. Як і в разі дії розглянутих фізичних чинників, механізм ушкоджуючої дії хімічних мутагенів значною мірою залежить від утворення в клітині вільних радикалів кисню та води, що спричиняють зміни в ковалентній структурі азотистих основ ДНК Вплив на геном живих організмів розглянутих фізичних та хімічних чинників супроводжується нестабільністю ДНК, що зазнає постійних точкових мутацій, найчастішими з яких є відщеплення пуринових основ (депуринізація ДНК), дезамінування цитозину та депіримідинізація. У зв’язку із зазначеним, в еволюції живих організмів виникли спеціальні молекулярні механізми, що протидіють постійним ушкодженням молекул ДНК та репарують зміни в молекулярній будові ДНК, що вже відбулися.

1. Репарація пошкоджень, спричинених УФ-опроміненням.

Пошкодження ДНК, спричинені УФ-променями, найбільш часто спостерігаються в бактеріальних клітинах та в незахищеній від сонячного опромінення шкірі людини. Відновлення нормальної структури ДНК, порушеної утворенням димерів тиміну, реалізується шляхом дії механізмів, позначених на рис. 22.14 (етапи I-IV): I. Розщеплення (“розрізання”) ланцюга ДНК “зліва” (в напрямку →5') від димера і відведення вбік вільного кінця, що містить тиміновий димер; реакція каталізується особливим ферментом — УФ-специфічною ендонуклеазою. II. Формування полідезоксирибонуклеотидної “латки” на фрагмент ділянки ДНК, що містить димер; реакція каталізується ДНК-полімеразою (у прокаріотів — ДНК-полімеразою I) і полягає в приєднанні мононуклеотидів до вільного 3'-кінця “розрізаного” ланцюга ДНК в напрямку 5'→3'. III. Відщеплення пошкодженої (такої, що містить тиміновий димер) ділянки ДНК (у прокаріотів — за рахунок 5'→3' єкзонуклеазної активності ДНК-полімерази I). IV. “Зшивання” 3'-кінця новосинтезованої “латки” з 5'-кінцем розрізаного основного ланцюга ДНК. Порушення ферментативного процесу репарації УФ-індукованих пошкоджень ДНК призводить у людини до важкого спадкового захворювання —пігментної ксеродерми Пігментна ксеродерма успадковується як автосомальна рецесивна хвороба; при цій патології шкіра пацієнтів є надзвичайно чутливою до пошкоджуючої дії сонячного світла, яке може спричиняти розвиток раку шкіри. Найбільш поширена форма пігментної ксеродерми зумовлена спадковим порушенням синтезу УФ-специфічної ендонуклеази, що призводить до порушення всього механізму репарації ДНК.