Репарація ДНК (від англ. DNA repair — «ремонт ДНК») — набір процесів, за допомогою яких клітина знаходить і виправляє пошкодження молекул ДНК, які кодують її геном. У клітинах всіх організмів, зокрема людини, як нормальна метаболічна активність, так і зовнішні фактори, такі як ультрафіолетове випромінювання, можуть викликати пошкодження ДНК, приводячи у людини до 1 мільйона індивідуальних молекулярних пошкоджень на клітину за день. Багато з цих пошкоджень заподіює структурні пошкодження молекулі ДНК і може впливати на транскрипцію генів клітини, або навіть повністю запобігати їй. Деякі пошкодження викликають потенційно шкідливі мутації в геномі клітин, які впливають на виживання клітини або її дочірніх клітин після мітозу. Тому процеси репарації ДНК повинні бути постійно активними, оскільки вони мають швидко відповідати на будь-які пошкодження структури ДНК.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTlpTDJJeUwwSnliMnRsWTJoeWIyMXZMbXB3Wnc9PS5qcGc=.jpg)
Ефективність репарації ДНК залежить від багатьох факторів, зокрема типу клітини, її віку та оточення. Клітини, що накопичили велику кількість пошкоджень ДНК або не мають більше можливостей до репарації, можуть піти одним з трьох можливих шляхів: перейти до незворотного статичного стану або клітинного старіння, зазнати апоптозу або альтруїстичного самогубства, або продовжити ділитися і стати першою клітиною ракової пухлини.
Репарація ДНК життєво важлива для підтримки цілісності геному і тому для нормального функціонування організму. Багато генів, які, як було показано, впливають на тривалість життя, пізніше виявилися залученими в репарацію і захист ДНК. Нездатність виправлення деяких молекулярних пошкоджень можуть ввести мутації в геном нащадків і таким чином впливають на швидкість еволюції.
Порушення ДНК бувають декілька різних типів. Це можуть бути одноланцюгові, дволанцюгові розриви молекули ДНК, [en], модифікації нуклеотидів, найчастішими з яких є алкілування азотистих основ, метилювання чи етилування O- та N-атомів нуклеотидів. В залежності від типу порушень механізми їх репарації відрізняються.
Ексцизійні репарації
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHpMek5sTDBSdVlWOXlaWEJoYVhJdWNHNW5Mekl5TUhCNExVUnVZVjl5WlhCaGFYSXVjRzVuLnBuZw==.png)
Під час ексцизійної репарації (від лат. excisio «вирізати») молекула ДНК сканується, знаходяться пошкоджені ділянки і видаляється нуклеотид або ціла частина одного ланцюгу ДНК навколо пошкодженого нуклеотиду. Вилучене місце «залатується» новосинтезованими нуклеотидами, які добудовуються комплементарно іншому, неушкодженому ланцюгу ДНК.
Ексцизійна репарація буває:
- Ексцизійна репарація азотистих основ (BER), видаляє і заміняє один нуклеотид.
- [en] (NER), видаляє і заміняє ділянку одного ланцюга ДНК. У бактерій E.coli ексцизійну репарацію після мутагенного впливу ультрафіолету виконує комплекс [en] (англ. ultra violet repair)
Некомплементарні пари основ (місметч)
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHhMekUyTDBST1FWOXRhWE50WVhSamFGOXlaWEJoYVhJdWNHNW5Mekl5TUhCNExVUk9RVjl0YVhOdFlYUmphRjl5WlhCaGFYSXVjRzVuLnBuZw==.png)
[en] дозволяє знайти ділянку ДНК, де на різних ланцюгах навпроти один одного сформувалась некомплементарна пара нуклеотидів (наприклад, А-Ц замість А-Т). Це відбувається за допомогою комплексу mutHLSU з чотирьох білків: mutS розпізнає місметч, mutL формує структуру, на яку сідає два білки mutH, що є нуклеазою, а mutU, геліказа, розплітає ДНК. Далі ДНК-полімераза повинна добудувати видалені нуклеотиди. Цікаво, що видаляється новосинтезований ланцюг ДНК і розпізнавання відбувається завдяки тому, що в складі старого, метеринського ланцюга ДНК є метильовані цитозини, які відсутні в щойно створеному дочірньому.
Дволанцюгові розриви
Дволанцюгові розриви молекули ДНК репаруються за допомогою консервативного процесу негомологічного з'єднання кінців. У ссавців більшість дволанцюгових розривів саме так і репаруються. При наявності більше одного подвійного розриву репарація може призвести до хромосомних аберацій. Також у генній інженерії використовують систему CRISPR/Cas9 для спеціального, цільового мутагенезу і вирізання частини гена шляхом двох дволанцюгових розривів.
Одразу після реплікації ДНК, а також у деяких організмів, можливе точне з'єднання порушення ДНК за допомогою гомологічної рекомбінації.
У кожної хромосоми є кінці — теломери, які могли бути розпізнані як дволанцюговий розрив ДНК. Але спеціальна структура теломер запобігає цьому. Але при кожному поділі відбувається скорочення теломер і врешті-решт вони вкорочуються до такої межі, що не можуть формувати специфічну структуру — це так звана межа Гейфліка, і з нею пов'язана одна з теорій старіння.
![]() | Це незавершена стаття з молекулярної біології. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
При постреплікативній репарації реплісома може обійти пошкодження, залишивши прогалину, але на її місце шляхом гомологічної рекомбінації вставляється ділянка сестринської молекули ДНК.
Примітки
- Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. (2004). Molecular Biology of the Cell, p963. WH Freeman: New York, NY. 5th ed.
- Browner WS, Kahn AJ, Ziv E, Reiner AP, Oshima J, Cawthon RM, Hsueh WC, Cummings SR. (2004). The genetics of human longevity. Am J Med 117(11):851-60. DOI:10.1016/j.amjmed.2004.06.033
- А. В. Сиволоб (2008). (PDF). К: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет". с. 300—323. Архів оригіналу (PDF) за 4 березня 2016. Процитовано 19 лютого 2015.
- А. В. Сиволоб, С.Р. Рушковський, С.С. Кир'яченко та ін. (2008). (PDF). К: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет". с. 35—46. Архів оригіналу (PDF) за 4 березня 2016. Процитовано 19 лютого 2015.
{{}}
: Явне використання «та ін.» у:|author=
()
Посилання
- Репарація ДНК[недоступне посилання з липня 2019] — Біологія людини(рос.)
- Репарація ДНК — www.cellbiol.ru(рос.)
Джерела
- А. В. Сиволоб (2008). Молекулярна біологія (PDF). К: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет". с. 300—323.
- А. В. Сиволоб, С.Р. Рушковський, С.С. Кир'яченко та ін. (2008). Генетика (PDF). К: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет". с. 35—46.
{{}}
: Явне використання «та ін.» у:|author=
()
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Reparaciya DNK vid angl DNA repair remont DNK nabir procesiv za dopomogoyu yakih klitina znahodit i vipravlyaye poshkodzhennya molekul DNK yaki koduyut yiyi genom U klitinah vsih organizmiv zokrema lyudini yak normalna metabolichna aktivnist tak i zovnishni faktori taki yak ultrafioletove viprominyuvannya mozhut viklikati poshkodzhennya DNK privodyachi u lyudini do 1 miljona individualnih molekulyarnih poshkodzhen na klitinu za den Bagato z cih poshkodzhen zapodiyuye strukturni poshkodzhennya molekuli DNK i mozhe vplivati na transkripciyu geniv klitini abo navit povnistyu zapobigati yij Deyaki poshkodzhennya viklikayut potencijno shkidlivi mutaciyi v genomi klitin yaki vplivayut na vizhivannya klitini abo yiyi dochirnih klitin pislya mitozu Tomu procesi reparaciyi DNK povinni buti postijno aktivnimi oskilki voni mayut shvidko vidpovidati na bud yaki poshkodzhennya strukturi DNK Poshkodzhennya DNK sho priveli do velikogo chisla rozirvanih hromosom Efektivnist reparaciyi DNK zalezhit vid bagatoh faktoriv zokrema tipu klitini yiyi viku ta otochennya Klitini sho nakopichili veliku kilkist poshkodzhen DNK abo ne mayut bilshe mozhlivostej do reparaciyi mozhut piti odnim z troh mozhlivih shlyahiv perejti do nezvorotnogo statichnogo stanu abo klitinnogo starinnya zaznati apoptozu abo altruyistichnogo samogubstva abo prodovzhiti dilitisya i stati pershoyu klitinoyu rakovoyi puhlini Reparaciya DNK zhittyevo vazhliva dlya pidtrimki cilisnosti genomu i tomu dlya normalnogo funkcionuvannya organizmu Bagato geniv yaki yak bulo pokazano vplivayut na trivalist zhittya piznishe viyavilisya zaluchenimi v reparaciyu i zahist DNK Nezdatnist vipravlennya deyakih molekulyarnih poshkodzhen mozhut vvesti mutaciyi v genom nashadkiv i takim chinom vplivayut na shvidkist evolyuciyi Porushennya DNK buvayut dekilka riznih tipiv Ce mozhut buti odnolancyugovi dvolancyugovi rozrivi molekuli DNK en modifikaciyi nukleotidiv najchastishimi z yakih ye alkiluvannya azotistih osnov metilyuvannya chi etiluvannya O ta N atomiv nukleotidiv V zalezhnosti vid tipu porushen mehanizmi yih reparaciyi vidriznyayutsya Ekscizijni reparaciyiPoshkodzhennya i reparaciya DNK Pid chas ekscizijnoyi reparaciyi vid lat excisio virizati molekula DNK skanuyetsya znahodyatsya poshkodzheni dilyanki i vidalyayetsya nukleotid abo cila chastina odnogo lancyugu DNK navkolo poshkodzhenogo nukleotidu Viluchene misce zalatuyetsya novosintezovanimi nukleotidami yaki dobudovuyutsya komplementarno inshomu neushkodzhenomu lancyugu DNK Ekscizijna reparaciya buvaye Ekscizijna reparaciya azotistih osnov BER vidalyaye i zaminyaye odin nukleotid en NER vidalyaye i zaminyaye dilyanku odnogo lancyuga DNK U bakterij E coli ekscizijnu reparaciyu pislya mutagennogo vplivu ultrafioletu vikonuye kompleks en angl ultra violet repair Nekomplementarni pari osnov mismetch en za dopomogoyu kompleksu mutHLSU z chotiroh bilkiv Dokladnishe Komplementarnist molekulyarna biologiya en dozvolyaye znajti dilyanku DNK de na riznih lancyugah navproti odin odnogo sformuvalas nekomplementarna para nukleotidiv napriklad A C zamist A T Ce vidbuvayetsya za dopomogoyu kompleksu mutHLSU z chotiroh bilkiv mutS rozpiznaye mismetch mutL formuye strukturu na yaku sidaye dva bilki mutH sho ye nukleazoyu a mutU gelikaza rozplitaye DNK Dali DNK polimeraza povinna dobuduvati vidaleni nukleotidi Cikavo sho vidalyayetsya novosintezovanij lancyug DNK i rozpiznavannya vidbuvayetsya zavdyaki tomu sho v skladi starogo meterinskogo lancyuga DNK ye metilovani citozini yaki vidsutni v shojno stvorenomu dochirnomu Dvolancyugovi rozriviDvolancyugovi rozrivi molekuli DNK reparuyutsya za dopomogoyu konservativnogo procesu negomologichnogo z yednannya kinciv U ssavciv bilshist dvolancyugovih rozriviv same tak i reparuyutsya Pri nayavnosti bilshe odnogo podvijnogo rozrivu reparaciya mozhe prizvesti do hromosomnih aberacij Takozh u gennij inzheneriyi vikoristovuyut sistemu CRISPR Cas9 dlya specialnogo cilovogo mutagenezu i virizannya chastini gena shlyahom dvoh dvolancyugovih rozriviv Odrazu pislya replikaciyi DNK a takozh u deyakih organizmiv mozhlive tochne z yednannya porushennya DNK za dopomogoyu gomologichnoyi rekombinaciyi U kozhnoyi hromosomi ye kinci telomeri yaki mogli buti rozpiznani yak dvolancyugovij rozriv DNK Ale specialna struktura telomer zapobigaye comu Ale pri kozhnomu podili vidbuvayetsya skorochennya telomer i vreshti resht voni vkorochuyutsya do takoyi mezhi sho ne mozhut formuvati specifichnu strukturu ce tak zvana mezha Gejflika i z neyu pov yazana odna z teorij starinnya Ce nezavershena stattya z molekulyarnoyi biologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Pri postreplikativnij reparaciyi replisoma mozhe obijti poshkodzhennya zalishivshi progalinu ale na yiyi misce shlyahom gomologichnoyi rekombinaciyi vstavlyayetsya dilyanka sestrinskoyi molekuli DNK PrimitkiLodish H Berk A Matsudaira P Kaiser CA Krieger M Scott MP Zipursky SL Darnell J 2004 Molecular Biology of the Cell p963 WH Freeman New York NY 5th ed Browner WS Kahn AJ Ziv E Reiner AP Oshima J Cawthon RM Hsueh WC Cummings SR 2004 The genetics of human longevity Am J Med 117 11 851 60 DOI 10 1016 j amjmed 2004 06 033 A V Sivolob 2008 PDF K Vidavnicho poligrafichnij centr Kiyivskij universitet s 300 323 Arhiv originalu PDF za 4 bereznya 2016 Procitovano 19 lyutogo 2015 A V Sivolob S R Rushkovskij S S Kir yachenko ta in 2008 PDF K Vidavnicho poligrafichnij centr Kiyivskij universitet s 35 46 Arhiv originalu PDF za 4 bereznya 2016 Procitovano 19 lyutogo 2015 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite book title Shablon Cite book cite book a Yavne vikoristannya ta in u author dovidka PosilannyaReparaciya DNK nedostupne posilannya z lipnya 2019 Biologiya lyudini ros Reparaciya DNK www cellbiol ru ros DzherelaA V Sivolob 2008 Molekulyarna biologiya PDF K Vidavnicho poligrafichnij centr Kiyivskij universitet s 300 323 A V Sivolob S R Rushkovskij S S Kir yachenko ta in 2008 Genetika PDF K Vidavnicho poligrafichnij centr Kiyivskij universitet s 35 46 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite book title Shablon Cite book cite book a Yavne vikoristannya ta in u author dovidka