stringtranslate.com

Пострепликационная репарация

Пострепликационная репарация — это восстановление повреждений ДНК , которые происходят после репликации .

Вот некоторые примеры генов у людей:

Точная и эффективная репликация ДНК имеет решающее значение для здоровья и выживания всех живых организмов. В оптимальных условиях репликативные ДНК-полимеразы ε, δ и α могут работать согласованно, чтобы гарантировать эффективную репликацию генома с высокой точностью в каждом клеточном цикле. Однако ДНК постоянно подвергается воздействию экзогенных и эндогенных генотоксичных угроз, включая солнечное ультрафиолетовое (УФ) излучение и активные формы кислорода (ROS), образующиеся в качестве побочного продукта клеточного метаболизма. Поврежденная ДНК может выступать в качестве стерического блока для репликативных полимераз, тем самым приводя к неполной репликации ДНК или образованию вторичных разрывов цепей ДНК в местах остановки репликации. Неполный синтез ДНК и разрывы цепей ДНК являются потенциальными источниками геномной нестабильности. Существует арсенал механизмов репарации ДНК для восстановления различных форм поврежденной ДНК и минимизации геномной нестабильности. Большинству механизмов репарации ДНК требуется неповрежденная цепь ДНК в качестве шаблона для исправления поврежденной цепи.

Повреждение ДНК препятствует нормальному ферментативному синтезу ДНК репликативной вилкой . [1] [2] [3] [4] В поврежденных участках генома как прокариотические , так и эукариотические клетки используют ряд механизмов пострепликационной репарации (PRR) для завершения репликации ДНК. Химически модифицированные основания можно обойти либо с помощью подверженных ошибкам [5] , либо безошибочных [6] полимераз транслезии , либо посредством генетического обмена с сестринской хроматидой . [7] Репликация ДНК с разорванным сахарофосфатным остовом, скорее всего, облегчается белками гомологичной рекомбинации , которые придают устойчивость к ионизирующему излучению . Активность ферментов PRR регулируется ответом SOS у бактерий и может контролироваться ответом пострепликационной контрольной точки у эукариот. [8] [9]

Выяснение механизмов PRR является активной областью исследований молекулярной биологии , и терминология в настоящее время находится в стадии изменения. Например, PRR недавно был назван «устойчивостью к повреждению ДНК», чтобы подчеркнуть случаи, в которых повреждение ДНК после репликации восстанавливается без удаления исходной химической модификации ДНК. [10] Хотя термин PRR чаще всего использовался для описания восстановления одноцепочечных пострепликационных пробелов напротив поврежденных оснований, было предложено более широкое использование. [8] В этом случае термин PRR будет охватывать все процессы, которые способствуют репликации поврежденной ДНК, включая те, которые восстанавливают двухцепочечные разрывы , вызванные репликацией .

Клетки меланомы обычно дефектны в пострепликативной репарации повреждений ДНК , которые находятся в форме циклобутановых пиримидиновых димеров , типе повреждения, вызванного ультрафиолетовым излучением. [11] [12] Конкретный процесс репарации, который, по-видимому, дефектен в клетках меланомы, - это гомологичная рекомбинационная репарация. [12] Дефектная пострепликативная репарация циклобутановых пиримидиновых димеров может привести к мутациям , которые являются основной причиной меланомы.

Ссылки

  1. ^ Rupp WD, Howard-Flanders P (январь 1968). «Разрывы в ДНК, синтезированной в штамме Escherichia coli с дефектом вырезания после ультрафиолетового облучения». Журнал молекулярной биологии . 31 (2): 291–304. doi :10.1016/0022-2836(68)90445-2. PMID  4865486.
  2. ^ Lehmann AR (декабрь 1972 г.). «Пострепликационная репарация ДНК в клетках млекопитающих, облученных ультрафиолетом. Отсутствие пробелов в ДНК, синтезированных поздно после ультрафиолетового облучения». European Journal of Biochemistry . 31 (3): 438–45. doi :10.1111/j.1432-1033.1972.tb02550.x. PMID  4675366.
  3. ^ di Caprio L, Cox BS (июнь 1981). «Синтез ДНК в дрожжах, облученных УФ-излучением». Mutation Research . 82 (1): 69–85. doi :10.1016/0027-5107(81)90139-1. PMID  7022172.
  4. ^ Пракаш Л. (1981). «Характеристика пострепликационной репарации в Saccharomyces cerevisiae и эффекты мутаций rad6, rad18, rev3 и rad52». Молекулярная и общая генетика . 184 (3): 471–8. doi :10.1007/bf00352525. PMID  7038396. S2CID  22330052.
  5. ^ Morrison A, Christensen RB, Alley J, Beck AK, Bernstine EG, Lemontt JF, Lawrence CW (октябрь 1989 г.). «REV3, ген Saccharomyces cerevisiae, функция которого необходима для индуцированного мутагенеза, как предсказано, кодирует несущественную ДНК-полимеразу». Journal of Bacteriology . 171 (10): 5659–67. doi :10.1128/jb.171.10.5659-5667.1989. PMC 210411 . PMID  2676986. 
  6. ^ Масутани С., Кусумото Р., Ямада А., Домаэ Н., Ёкой М., Юаса М. и др. (июнь 1999 г.). «Ген XPV (вариант пигментной ксеродермы) кодирует эта-полимеразу ДНК человека». Природа . 399 (6737): 700–4. Бибкод : 1999Natur.399..700M. дои : 10.1038/21447. PMID  10385124. S2CID  4429698.
  7. ^ Zhang H, Lawrence CW (ноябрь 2005 г.). «Безошибочный компонент пути устойчивости к повреждениям ДНК RAD6/RAD18 у почкующихся дрожжей использует рекомбинацию сестринских цепей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (44): 15954–9. Bibcode : 2005PNAS..10215954Z. doi : 10.1073/pnas.0504586102 . PMC 1276054. PMID  16247017 . 
  8. ^ ab Callegari AJ, Kelly TJ (март 2007 г.). «Проливая свет на контрольную точку повреждения ДНК». Cell Cycle . 6 (6): 660–6. doi : 10.4161/cc.6.6.3984 . PMID  17387276.
  9. ^ Lopes M, Foiani M, Sogo JM (январь 2006 г.). «Множественные механизмы контролируют целостность хромосом после расцепления репликативной вилки и перезапуска при непоправимых повреждениях УФ-излучением». Molecular Cell . 21 (1): 15–27. doi : 10.1016/j.molcel.2005.11.015 . PMID  16387650.
  10. ^ Фридберг EC (декабрь 2005 г.). «Страдания в тишине: толерантность к повреждению ДНК». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 6 (12): 943–53. doi :10.1038/nrm1781. PMID  16341080. S2CID  22853897.
  11. ^ Brash DE, Seidman MM (январь 2020 г.). «Дефектная пострепликационная репарация УФ-фотопродуктов в меланоме: фенотип мутатора». Молекулярная онкология . 14 (1): 5–7. doi :10.1002/1878-0261.12612. PMC 6944110. PMID  31821728 . 
  12. ^ ab Pavey S, Pinder A, Fernando W, D'Arcy N, Matigian N, Skalamera D и др. (январь 2020 г.). «Множественные узлы взаимодействия определяют реакцию пострепликативного восстановления на повреждение ДНК, вызванное УФ-излучением, которое является дефектным в меланомах и коррелирует с нагрузкой мутации сигнатуры УФ-излучения». Молекулярная онкология . 14 (1): 22–41. doi :10.1002/1878-0261.12601. PMC 6944116. PMID 31733171  .