Экология. Повреждение и репарация ДНК: учебное пособие

Оглавление

И. М. Спивак. Экология. Повреждение и репарация ДНК: учебное пособие

Предисловие

Введение

1. Изучение ДНК-метаболизма

1.1. Начало исследования репарации

1.2. Репликация ДНК

1.2.1. Репарация за счет проверки ДНК-полимеразой

1.2.2. Участие корректирующих автономных экзонуклеаз в репликации и репарации ДНК

2. Типы повреждений ДНК

3. Многообразие систем репарации ДНК

4. Прямая репарация ДНК

4.1. Фотореактивация

4.2. Репарация О6-алкилированного гуанина

4.3. Репарация однонитевых разрывов ДНК

4.4. Репарация АР-сайтов за счет прямой вставки пуринов

5. Эксцизионная репарация

5.1. Эксцизионная репарация оснований (base excision repair, BER)

5.1.1. Многочисленные возможности репарации 8-оксигуанина

5.1.2. Роль PCNA в эксцизионной репарации оснований

5.1.3. BER, спаренная с репликацией

5.2. Эксцизионная репарация неспаренных оснований (mismatch repair, MMR)

5.2.1. Функциональные гены-гомологи у про– и эукариот

5.3. Эксцизионная репарация нуклеотидов (NER, nucleotide excision repair)

5.3.1. Эксцизионная репарация нуклеотидов у эукариот

5.3.2.NER, спаренная с транскрипцией: TCR (transcription coupled repair)

5.3.3. Болезни, связанные с нарушением системы NER

5.3.3.1. Пигментная ксеродерма (ХР)

5.3.3.2. Тиотриходистрофия (TTD). Транскрипционная гипотеза

5.3.3.3. Синдром Коккейна. (CS)

5.3.3.4. Cиндромы повышенной чувствительности к УФ-облучению (UVS-S)

6. Репарация, связанная с рекомбинацией

7. Рекомбинация

7.1. Сайт-специфическая рекомбинация

7.2. Случайная рекомбинация

7.3. Гомологичная рекомбинация

7.3.1. Генная конверсия

8. SOS-ответ у E.coli

8.1. Низкопроцессивные ДНК-полимеразы эукариот

9. Репарация двунитевых разрывов

9.1. Репарация двунитевых разрывов ДНК путем негомологического воссоединения концов (NHEJ)

9.2. Однонитевой отжиг (SSA, single strand annealing)) по прямым повторам

9.3. Репарация путем гомологической рекомбинации (HRR)

9.3.1. Роль гистона Н2АХ в репарации DSBs

9.3.2. Механизмы, обеспечивающие стабильность хромосом при наличии повторов и системы гомологической рекомбинации

9.3.3. Болезни, связанные с дефектами генов, вовлеченных в репарацию двунитевых разрывов

9.3.3.1. Атаксия-телеангиэктазия. Белок АТМ

9.3.3.2. Белки BRCA1 и BRCA2

9.3.3.3. Геликазы семейства RecQ

9.3.3.4. Синдром Блюма

9.3.3.5. Синдром Вернера

9.3.3.6. Анемия Фанкони

10. Защитники генома

10.1. Защитники генома. Белок Р53

10.2. Защитники генома. Роль PARP в репарации

10.3. Белки, комплементирующие чувствительность клеток грызунов к ионизирующей радиации

11. V(D)J рекомбинация

12. Перемещение мобильного элемента Sleeping Beauty

13. Пострепликативная репарация

13.1. Пострепликативная, или рекомбинационная, репарация

13.2. Убиквитин и убиквитин-связывающие белки

13.3. Rad6-зависимая пострепликативная репарация

14. Репарации поврежденных вилок репликации и ресинтез

14.1. Модель прохода повреждения с переключением матрицы

14.2. Остановка репликации и ресинтез. Привлечение белков репарации

15. Современные представления и знания о механизмах активации чекпойнтов и белках, вовлеченных в разные стадии этого процесса

15.1. Генеральные концепции и основные игроки

15.2. Молекулярные механизмы G1-чекпойнта

15.2. Молекулярные механизмы S-чекпойнта

15.3. Молекулярные механизмы G2-чекпойнта

15.4. Чекпойнты, вызванные повреждениями ДНК и репарация двунитевых разрывов

Заключение

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Cписок литературы

Отрывок из книги

Описание ДНК-метаболизма является неотъемлемой составной частью молекулярной и физико-химической биологии. Молекулярная биология как самостоятельная наука, изучающая молекулярные основы жизнедеятельности клетки, возникла на рубеже 1940–1950 гг., когда была установлена генетическая роль дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК), а расшифровка структуры ДНК позволила описать в простых физико-химических терминах принцип передачи наследуемых признаков от родительской клетки к дочерним.

К этому времени история изучения нуклеиновых кислот насчитывала уже около восьмидесяти лет. Честь их открытия принадлежит выдающемуся швейцарскому биохимику Фридриху Мишеру, который в 1868–1872 гг. выделил из ядер спермы лосося новое фосфорсодержащее вещество, названное им нуклеином (от греч. nucleus– ядро). Впервые нуклеиновую кислоту, свободную от белков, получил Р. Альтман в 1889 г., который и ввел этот термин в биохимию. В результате дальнейшего изучения химического состава нуклеиновых кислот удалось установить, что в природе их существует два типа, причем долгое время существовала уверенность в том, что ядра клеток животных содержат только ДНК, а ядра клеток растений – только РНК. И лишь к середине 1930-х годов было доказано, что ДНК и РНК содержатся в каждой живой клетке. Первостепенная роль в утверждении этого фундаментального положения принадлежит А. Н. Белозерскому, впервые выделившему ДНК из растений. С развитием методов цитохимии и гистохимии к концу 1940-х годов было установлено, что ДНК локализуется преимущественно в ядре, а РНК – в цитоплазме клеток,

.....

В дополнение к матрице, ДНК-полимераза нуждается в праймере, «затравке», существующей до начала собственно самого основного процесса синтеза ДНК, небольшой цепи ДНК или РНК с концом, к которому и присоединяется следующий нуклеотид. По этой причине ДНК-полимераза отстающей нити нуждается в действии фермента ДНК-праймазы перед тем, как она начнет синтез каждого нового фрагмента Оказаки. Праймаза производит очень короткую молекулу РНК (как РНК-праймер) в качестве 5’-конца каждого фрагмента Оказаки, к которому ДНК-полимераза и будет достраивать нуклеотиды. Наконец, однонитевые участки ДНК внутри вилки покрыты множеством копий SSB белка (связывающего однонитевую ДНК, single strand binding), занимая открытую область ДНК на нитях-матрицах с их подготовленными для копирования основаниями.

В представленной на вставке б схеме репликационной вилки показано, что ДНК-полимераза отстающей нити остается связанной с ДНК-полимеразой ведущей нити. Это позволяет ДНК-полимеразе отстающей нити оставаться внутри вилки после того, как завершен синтез очередного фрагмента Оказаки. В результате, одна и та же полимераза снова и снова участвует в синтезе большого числа фрагментов Оказаки, необходимых для образования новой цепи ДНК на отстающей нити.

.....