Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Схема структурных изменений ДНК при ее репарации приведена на рис. VI. 12. В целом представленные на ней механизмы репарации ДНК условно представляют собой:
- эксцизионную репарацию оснований (в англоязычной литературе ее сокращенно обозначают BER — base excision repair), осуществляемую в одну стадию без разрыва полинуклеотидной цепи путем замены поврежденного пиримидинового или пуринового основания на нормальное, комплементарное неповрежденному, в другой нити ДНК уже упоминавшимися репарационными ферментами: соответственно формамидопиримидин-ДНК-гликози-лазой и ДНК-гликозилазой нарушенного спаривания оснований А:Г;
- эксцизионную репарацию нуклеотидов (NER — nucleotide excision repair), осуществляемую в несколько стадий при участии ферментов эндонуклеаз распознавания повреждения и инци-зии — разрезания, разрыва нити ДНК — по обе стороны на несколько нуклеотидов вблизи от повреждения либо с одной стороны от повреждения с последующей эксцизией (вырезанием) поврежденного и нескольких интактных нуклеотидов при участии экзонуклеазы\ репаративной репликации, обеспечивающей «застройку» образовавшейся бреши при помощи ряда ДНК-по-лимераз (у человека, прежде всего, /3-, а также 7- (для митохондриальной ДНК), 5- и ?>); наконец, завершающей стадии «сшивания» концов восстановленного и предсуществующего участков нитей ДНК, осуществляемой ДНК-лигазами.
Наконец, в правой части на рис. VI. 12 представлена схема репарации ДР, осуществляемой путем сшивания негомологичных концов либо посредством рекомбинационного механизма.
6. Повреждения и процессы восстановления ДНК
263
Повреждения оснований
Двунитевые разрывы (ДР) ДНК
щщпуунжтижщ^Чиптит
устранение основания (гликозилаза)
IBIII1IЛI1IIIR
^ разрезание (эндонуклеаза)
mAtmniv
шинтимП
^ разрезание (эндонуклеаза)
процессинг концов ДНК в районе ДР ДНК
ШГ“
I
заполнение 1 ШШШШдИ (полимераза)
соединение
(лигаза)
ШНШШ1
. взаимодействие с | неповрежденным гомологом
lainiHiiiiiK
| соединение (лигаза)
I заполнение (полимераза)
rrnrmminfin
^ соединение (лигаза)
11111111111111911
TIT
щщ
I заполнение сг* Ku-белки (полимераза)
• ДНК'Эависи- ШШ'!.1.1.' Щ1
мая протеин-киназа
I соединение Т (лигаза) (рекомбинация)
ЩЩЩЩЩ
репарация с участием эксцизионная репарация гомологичной
рекомбинации
а б в г
Рис. VI. 12. Схематическое изображение некоторых механизмов репарации ДНК: а) поврежденные основания выщепляются специфическими глюкозилазами: нить ДНК разрезается, и брешь заполняется при помощи полимераз; б) удаляется нуклеотидный фрагмент, включающий поврежденные основания (примерно 30 оснований в клетках человека. Ресинтез происходит с использованием поврежденной цепи-матрицы; в) двойные разрывы соединяются конец в конец; г) двойные разрывы репарируют с использованием гомологической неповрежденной молекулы
При репарации ДНК от ДР происходит сложная перестройка пространственной организации генома, а следовательно, изменение активности ряда генов, необходимых для реализации этой программы. При описании кривых выживаемости клеток, независимо от концепции, лежащей в основе такого описания, необходимо учитывать возможность восстановления ДНК от ряда первичных ее повреждений. Как мы уже отмечали, существуют разные математические способы этого описания (гл. III).
264
Гл. VI. Реакции клетки на действие ионизирующих излучений
Напомним, что наиболее простое выражение — для одноударных «одномишенных» кривых:
N/N0 = e-(VD~b(D)) ^ (VI.37)
где N/Nq — относительное число выживших объектов, VD — число попаданий в чувствительный объем V, b(D) — среднее число первичных повреждений, от которых клетка восстанавливается.
В более сложных зависимостях учитывается возможность того, что число первичных повреждений пропорционально дозе, а число устраненных при репарации повреждений с ростом дозы увеличивается, но стремится к некоторому пределу.
6.3. Некоторые представления о надежности генома
Стабильность генома, в том числе и по отношению к действию ионизирующих излучений, обусловлена рядом факторов: размерами чувствительного объема, способностью различных клеток репариро-вать ДНК от повреждений, активностью систем их детоксикации и т.д. Было предложено мерой надежности генома считать величину, обратную частоте возникновения элементарных генетических повреждений на однн геном и на единицу дозы облучения (В. И. Корого-дин, 1983).
