МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ, АНАТОМІЯ, ФІЗІОЛОГІЯ ТА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - Я.І.Федонюк 2010

БІОЛОГІЯ

РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

1.3. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИЙ І КЛІТИННИЙ РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ

1.3.3. Спадковий апарат еукаріотичних клітин і його функціонування - молекулярний рівень

Репарація ДНК

Клітини в процесі еволюції виробили певні механізми, які забезпечують стабільність спадкового матеріалу (ДНК), оберігають його від мутацій. Якби не було цих механізмів, організми загинули б від дії природних мутагенів, тому що частота генетичних пошкоджень ДНК висока. Більшість пошкоджень ДНК, які є потенціальним джерелом мутацій, усувається за допомогою кількох механізмів репарації. Репарація (лат. reparatio - відновлення) - процес відновлення первинної структури ДНК після пошкодження її мутагенами. Розрізняють світлову і темнову види репарації ДНК. Усі вони мають ферментативну природу, усувають лише однониткові пошкодження ДНК і контролюються спеціальними генами.

Світлова репарація (фотореактивація) відбувається за допомогою енергії видимого світла і усуває пошкодження, спричинені лише ультрафіолетовими променями. Цими пошкодженнями є дгшери - зчеплені між собою сусідні піримідинові основи (переважно Т- Т) того самого ланцюга ДНК. Механізм світлової репарації полягає в наступному: фермент з групи фотоліаз специфічно зв'язується з пошкодженою УФ-опроміненням ділянкою ДНК, активується квантами денного світла і відщеплюється; відщеплюючись, фермент одночасно роз'єднує димери; нормальна структура ДНК відновлюється. Найбільш ефективним для світлової репарації є світло в блакитній частині спектра.

Темпова (ексцизійна) репарація, на відміну від фотореактивації: 1) не потребує енергії видимого світла; 2) усуває пошкодження, зумовлені не лише ультрафіолетовими променями, але й іншими мутагенними факторами; 3) здійснюється шляхом вирізання пошкодженого фрагмента нитки ДНК (ексцизіо - вирізати).

Розрізняють наступні етапи темнової репарації: 1) впізнання пошкодженої ділянки ДНК ендонуклеазою; 2) надрізування ендонуклеазою ланцюга ДНК близько пошкодження; 3) вирізування пошкодженої ділянки ДНК з розширенням пролому в обидва боки екзонуклеазою; 4) матричний синтез фрагмента ДНК ("латки") на місці пролому (репаративна реплікація); 5) зшивання новоутвореної ділянки з основною ниткою ДНК за допомогою фермента лігази (рис. 1.42).

Рис. 1.42. Схема ексцизійної репарації ДНК

1- індуковане ультрафіолетовим світлом пошкодження молекули ДНК; 2 - розрізування одного ланцюга молекули ДНК дією ендонуклеаз; 3 - вирізування пошкодженої ділянки за допомогою екзонуклеаз; 4 - синтез нового ланцюга в результаті дії полімераз; 5 - зшивання новоутвореної ділянки за допомогою лігаз

Світлова і темнова репарації усувають пошкодження ДНК до її реплікації (дореплікативна репарація). У випадку, якщо ці механізми не спрацювали, пошкодження ліквідуються після реплікації в дочірніх ланцюгах ДНК (постреплікативна репарація).

При пошкодженні тих чи інших шляхів репарації виникають спадкові хвороби: пігментна ксеродерма, синдром Блюма, анемія Фанконі, юнацька прогерія (передчасне старіння).

Пігментна ксеродерма - спадкова хвороба, яка пов'язана з порушенням темнової репарації ДНК. Проявляється вже в новонароджених світлобоязню.

Характерна підвищена чутливість шкіри хворих до ультрафіолетових променів. Це спричинює атрофію відкритих ділянок шкіри, гіперпігментацію, може розвинутися рак шкіри. Виділяють кілька форм пігментної ксеродерми. Тип успадкування - автосомно-домінантний і автосомно-рецесивний (рис. 1.43).

Рис. 1.43. Пігментна ксеродерма.