Исправление ошибок при репликации

Механизмы исправления ошибок во время репликации ДНК и ее репарация вследствие повреждений на протяжении всего жизненного цикла клетки.

Основные моменты:

  • Клетки имеют различные механизмы предотвращения возникновения мутаций – необратимых изменений в ДНК

  • В процессе синтеза ДНК, большинство ДНК-полимераз «проверяют свою работу» и проводят замену бо́льшей части ошибочно вставленных нуклеотидов. Этот процесс можно назвать исправлением ошибок.

  • Сразу после синтеза ДНК любые оставшиеся ошибочные нуклеотиды обнаруживаются и заменяются в так называемом процессе репарации ошибочно спаренных нуклеотидов.

  • Если ДНК повреждена, она может быть восстановлена с помощью различных механизмов, например, путём прямой репарации, эксцизионной репарации или путём восстановления двухцепочечных разрывов

    • пострепликативной репарации.

Введение

Как ДНК связана с раком? Рак возникает при неконтролируемом делении клеток, когда игнорируются клеточные «стоп»-сигналы, что приводит к образованию опухоли. Это неправильное поведение клеток вызвано накопившимися мутациями — необратимыми изменениями последовательности ДНК клетки.

На самом деле, ошибки в процессе репликации и повреждения ДНК возникают в клетках нашего тела постоянно. Однако в большинстве случаев они не приводят к раку и даже не вызывают мутаций, такие ошибки обычно обнаруживаются и исправляются в процессе репарации ДНК. Если же повреждение исправить не удаётся, то в клетке включается механизм самоуничтожения — (апоптоз), который предотвращает передачу поврежденной ДНК дочерним клеткам.

Мутации возникают и передаются дочерним клеткам только тогда, когда эти механизмы не справляются. В частности, рак возникает в случае накопившихся в одной клетке мутаций генов, связанных с делением.

В этой статье мы подробно рассмотрим механизмы, используемые клетками для исправления ошибок, которые возникают в процессе репликации. К ним относятся:

  • Исправление ошибок – процесс, который возникает во время репликации ДНК.

  • Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов, которая происходит сразу же после репликации ДНК.

  • Механизмы репарации, которые выявляют и исправляют повреждения ДНК на протяжении всего клеточного цикла

Исправление ошибок

ДНК-полимеразы — это ферменты, участвующие в репликации ДНК. Во время копирования ДНК большинство ДНК-полимераз «проверяют», корректный ли нуклеотид они добавляют. Этот процесс называется исправлением ошибок. Если полимераза обнаружит, что был добавлен неправильный нуклеотид, она сразу же удалит и заменит его и только после этого продолжит синтез ДНКstart superscript, 1, end superscript.

Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов

Процесс исправления избавляет от основной массы ошибок, но не от всех. После создания новой ДНК запускается механизм репарации ошибочно спаренных нуклеотидов — удаления и замены ошибочно спаренных нуклеотидов, оставшихся в результате репликации. Исправление несоответствий между парами оснований также может включать в себя исправление небольших вставок и делеций, возникающих вследствие «соскальзывания» полимеразы с исходной цепи squared.

Как происходит восстановление неправильно спаренных нуклеотидов? Во-первых, белковый комплекс распознаёт неправильно спаренный нуклеотид и связывается с ним. Другой комплекс разрезает ДНК в области несовпадения, а ещё одна группа ферментов отщепляет некорректный нуклеотид вместе с небольшим участком вокруг него. Затем ДНК-полимераза заполняет этот пробел правильными нуклеотидами, а фермент ДНК-лигаза сшивает разрывы в цепиsquared.

Удивительно: как белки, участвующие в восстановлении ДНК, определяют, «кто прав» во время репарации ошибочно спаренных нуклеотидов? То есть, когда два основания неправильно соединены (как G (гуанин) и T (тимин) на рисунке выше), какое из этих двух оснований должно быть удалено и заменено?

У бактерий можно отличить исходную и дочернюю цепи ДНК по метилированным основаниям. На исходной цепи ДНК есть метильные (minus, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript) группы, присоединенные к некоторым из ее оснований, а у дочерней цепи таких групп еще нетcubed.

У эукариот процессы, позволяющие идентифицировать исходную цепь при устранении несоответствий, включают распознавание одноцепочечных разрывов, которые обнаруживаются только у дочерней цепи cubed.

Механизмы репарации ДНК

С ДНК может что-нибудь случиться практически в любой момент жизни клетки, а не только во время репликации. Фактически, ДНК постоянно повреждается из-за воздействия внешних факторов: ультрафиолетового излучения и радиации, химических веществ, не говоря уже о спонтанных процессах, которые протекают даже без вмешательства окружающей среды!start superscript, 4, end superscript

К счастью, наши клетки имеют механизмы восстановления, с помощью которых они находят и исправляют большинство повреждений ДНК. Можно выделить несколько типов репарации:

  • Прямая репарация. Некоторые повреждения ДНК, вызванные химическими реакциями, могут быть «исправлены» находящимися в клетке ферментами.

  • Эксцизионная репарация. Повреждение одного или нескольких нуклеотидов ДНК часто исправляется удалением и заменой поврежденного участка. При эксцизионной репарации оснований удаляется только поврежденное основание. В случае эксцизионной репарации нуклеотидов, как и в случае репарации ошибочно спаренных нуклеотидов, которое мы рассмотрели выше, удаляются целиком нуклеотиды.

  • Репарация двухцепочечных разрывов: Существуют два основных способа: негомологичное соединение концов и гомологичная рекомбинация. Они используются для восстановления двухцепочечных разрывов ДНК (когда вся хромосома разделяется на две части).

Прямая репарация

В некоторых случаях клетка может исправить повреждение ДНК, обратив вызвавшую его реакцию. Дело в том, что «повреждение ДНК» — это, как правило, присоединение к ней лишней группы в результате химической реакции.

Например, гуанин (G) может подвергаться реакции с присоединением метильной (minus, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript) группы к атому кислорода в азотистом основании. Если это не исправить, метил-содержащий гуанин будет связываться с тимином (Т), а не с цитозином (С) во время репликации ДНК. К счастью, у людей и многих других организмов есть фермент, который может удалить метильную группу, обратив реакцию, и тем самым вернуть азотистое основание в нормальное состояниеstart superscript, 5, end superscript.

Эксцизионная репарация оснований

Эксцизионная репарация оснований — это механизм, используемый для обнаружения и удаления определенных типов поврежденных азотистых оснований. Ключевую роль в нем играет группа ферментов, называемых гликозилазами. Каждая гликозилаза обнаруживает и удаляет определенный вид поврежденных оснований.

Например, в процессе реакции дезаминирования цитозин может превратиться в урацил — основание, обычно встречающееся только в РНК. Во время репликации ДНК урацил будет соединяться с аденином, а не с гуанином (в отличие от цитозина), поэтому такое превращение может привести к возникновению мутацииstart superscript, 5, end superscript.

Для предотвращения подобных изменений гликозилаза, являющаяся частью сигнального пути эксцизионной репарации, обнаруживает и удаляет дезаминированные цитозины. После того, как основание было удалено, удаляется и оставшаяся часть нуклеотида, а другие ферменты заполняют пробелstart superscript, 6, end superscript.

Эксцизионная репарация нуклеотидов

Эксцизионная репарация нуклеотидов — это еще один способ удаления и замены поврежденных оснований. В результате нее обнаруживаются и корректируются повреждения, которые искажают форму двойной спирали ДНК. Например, азотистые основания могут измениться, присоединив к себе громоздкие группы атомов, в частности, в результате воздействия химических веществ, содержащихся в сигаретном дымеstart superscript, 7, end superscript.

Эксцизионная репарация нуклеотидов также используется для устранения повреждений, вызванных ультрафиолетовым излучением, например, при получении солнечного ожога. Под воздействием УФ-излучения цитозин и тимин могут вступать в реакцию с соседними основаниями, которые также являются цитозином или тимином, образуя при этом связи, изменяющие форму двойной спирали и вызывающие ошибки в процессе репликации ДНК. Наиболее распространенный тип таких связей — тиминовый димер — он состоит из двух тиминовых оснований, вступающих в реакцию друг с другом и образующих химическую связьstart superscript, 8, end superscript.

При эксцизионной репарации нуклеотидов поврежденные нуклеотиды удаляются вместе с соседними нуклеотидами. В этом процессе хеликаза (фермент, раскручивающий ДНК) раскрывает ДНК, образуя пузырь, а ферменты, разрезающие ДНК, отсекают поврежденную часть пузыря. Полимераза заполняет пробел, а лигаза сшивает разрыв в цепиstart superscript, 9, end superscript.

Репарация двухцепочечных разрывов

Некоторые факторы окружающей среды, например, радиация, могут вызывать разрывы обеих цепочек ДНК (разделение хромосомы на две части). Такие повреждения ДНК, если верить комиксам, ведут к появлению супергероев, но могут встречаться и после реальных катастроф, например, Чернобыльской.

Двухцепочечные разрывы опасны, потому что большие сегменты хромосом и сотни содержащихся в них генов могут быть потеряны, если разрыв не будет восстановлен. Существует два способа восстановления двухцепочечных разрывов ДНК: негомологичное соединение концов и гомологичная рекомбинация.

При негомологичном соединении концов два разорванных конца хромосомы просто склеиваются обратно. Этот механизм восстановления является «грубым» и неточным, в результате в месте разрыва, как правило, либо теряются нуклеотиды, либо добавляются лишние, что может привести к мутациям. Но это в любом случае лучше потери целого фрагмента хромосомыstart superscript, 10, end superscript.

При гомологичной рекомбинации для восстановления разрыва используется фрагмент из гомологичной хромосомы, который соответствует поврежденной хромосоме (или из сестринской хроматиды, если ДНК была реплицирована). В этом процессе две хромосомы объединяются, и неповрежденная область гомологичной хромосомы или хроматиды используется в качестве матрицы для замены поврежденной области. Гомологичная рекомбинация работает «чище», точнее, чем негомологичное соединение концов, и обычно не приводит к образованию мутацийstart superscript, 11, end superscript.

Репарация ДНК и заболевания человека

Доказательства важности механизмов репарации получены на основе генетических заболеваний человека. Во многих случаях мутации в генах, которые кодируют белки, участвующие в репарации, связаны с наследственным раком. Например:

  • Наследственный неполипозный колоректальный рак (также называемый синдромом Линча) вызван мутациями в генах, кодирующих белки, которые участвуют в репарации ошибочно спаренных нуклеотидовstart superscript, 12, comma, 13, end superscript. Поскольку такие нуклеотиды не восстанавливаются, у людей, страдающих этим синдромом, мутации накапливаются гораздо быстрее, чем у здоровых. Это может привести к развитию опухолей толстой кишки.

  • Люди с пигментной ксеродермой очень чувствительны к ультрафиолетовому излучению. Это вызвано мутациями в белках, участвующих в эксцизионной репарации нуклеотидов. Когда они не функционируют, димеры тимина и другие виды повреждений, вызванные ультрафиолетовым излучением, перестают восстанавливаться. У людей с пигментной ксеродермой после нескольких минут пребывания на солнце могут возникнуть сильные солнечные ожоги, и около половины из них заболевают раком кожи в возрасте до 10 лет, если только они не избегают солнечных лучейstart superscript, 14, end superscript.

Очевидно, что частые шибки при
воспроизведении генетической информации
в процессе репликации, могут подвергнуть
большому риску сохранность видов и их
жизнеспособность. Было установлено,
что частота ошибок при репликации не
превышает 1 ошибки на 109–1010
нуклеотидов. В то же время комплементарность
оснований может обеспечить лишь
существенно меньшую верность
воспроизведения — 1 ошибку на 104–105
оснований. Какие же дополнительные
механизмы повышают верность репликации
еще сто тысяч раз?

Выше уже было сказано, что ДНК-полимеразы
I и III кроме
полимеразной активности обладают еще
и 3-экзонуклеазной
активностью. Оказалось, что если
ДНК-полимераза встраивает неправильный
нуклеотид, она делает шаг назад, отщепляет
этот нуклеотид и повторно включает в
растущую цепь уже правильный нуклеотид.
Возможно, что существуют, особенно в
эукариотических клетках, и другие
механизмы исправления ошибок, возникающих
в процессе репликации.

Интересно, что некоторые эукариотические
ДНК-полимеразы не осуществляют такую
корректировку. По-видимому, в этом случае
точность процесса репликации обеспечивается
с помощью каких-то других средств.

1.2.Мутагенез

Молекулы ДНК живых организмов неизбежно
подвергаются действию различных
повреждающих факторов: химических
реагентов, ультрафиолетового излучения,
и более жесткой радиации (фонового
радиоактивного излучения горных пород,
космических лучей и техногенной
радиации). При этом возникают повреждения
в ДНК. Значительная часть таких повреждений
ДНК исправляется сразу по их возникновении
(см. Раздел 1.2.1,»). Неисправленные
повреждения, передающиеся по наследству,
называются мутациями.

Мутации могут быть нескольких видов.
Изменение одной пары оснований называют
точечной мутацией (замена одного
единственного основания называется
мутацией замещения). Подобная мутация
вызывает замену одной аминокислоты в
полипептиде, кодируемом данным геном.
Если такая замена происходит в вариабельной
части белка, то она мало или совсем не
сказывается на жизнедеятельности
клетки. Если же «неправильная» аминокислота
оказывается в активном центре фермента,
то это, как правило, приводит к потере
ферментом каталитической активности
и к гибели клетки. В редких случаях
полипептидный продукт, получаемый их
мутантного гена, оказывается лучше
приспособленным к выполнению своей
функции в тех новых условиях, в которые
попал организм. Такие мутации дают
потомству преимущества в борьбе за
существование, и серия соответствующих
мутаций может привести к появлению
нового вида.

Точечные мутации замещения составляют
лишь небольшую часть мутаций. Более
многочисленными и более опасными для
клеток мутациями являются мутации,
связанные с вставками и делециями
(вырезанием) нуклеотидов.

1.2.1.Репарация днк

Для исправления повреждений, возникающих
в одной из цепей ДНК, в клетке существует
большая группа ферментов репарации.
Наиболее распространенную стратегию
репарации мы рассмотрим на примере
исправления повреждений, возникающих
при действии такого сильного мутагена,
как азотистая кислота. Основным
результатом действия азотистой кислоты
является превращение цитозина в урацил.
В клетке есть специальный фермент,
урацил-ДНК-гликозидаза, который опознает
урацил и гидролизует гликозидную связь
между урацилом и остатком дезоксирибозы.
В результате в цепи ДНК появляется
дезоксирибозный остаток, не несущий
никакого основания. Появление такого
остатка служит сигналом специальной
эндонуклеазе к выщеплению этого остатка
из цепи ДНК. Образующаяся брешь
застраивается ДНК-полимеразой (специальный
фермент, работающий в системе репарации)
по информации, содержащейся в
противоположной цепи ДНК.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Механизмы исправления ошибок во время репликации ДНК и ее репарация вследствие повреждений на протяжении всего жизненного цикла клетки.

Основные моменты:

  • Клетки имеют различные механизмы предотвращения возникновения мутаций – необратимых изменений в ДНК

  • В процессе синтеза ДНК, большинство ДНК-полимераз «проверяют свою работу» и проводят замену бо́льшей части ошибочно вставленных нуклеотидов. Этот процесс можно назвать исправлением ошибок.

  • Сразу после синтеза ДНК любые оставшиеся ошибочные нуклеотиды обнаруживаются и заменяются в так называемом процессе репарации ошибочно спаренных нуклеотидов.

  • Если ДНК повреждена, она может быть восстановлена с помощью различных механизмов, например, путём прямой репарации, эксцизионной репарации или путём восстановления двухцепочечных разрывов

    • пострепликативной репарации.

Введение

Как ДНК связана с раком? Рак возникает при неконтролируемом делении клеток, когда игнорируются клеточные «стоп»-сигналы, что приводит к образованию опухоли. Это неправильное поведение клеток вызвано накопившимися мутациями — необратимыми изменениями последовательности ДНК клетки.

На самом деле, ошибки в процессе репликации и повреждения ДНК возникают в клетках нашего тела постоянно. Однако в большинстве случаев они не приводят к раку и даже не вызывают мутаций, такие ошибки обычно обнаруживаются и исправляются в процессе репарации ДНК. Если же повреждение исправить не удаётся, то в клетке включается механизм самоуничтожения — (апоптоз), который предотвращает передачу поврежденной ДНК дочерним клеткам.

Мутации возникают и передаются дочерним клеткам только тогда, когда эти механизмы не справляются. В частности, рак возникает в случае накопившихся в одной клетке мутаций генов, связанных с делением.

В этой статье мы подробно рассмотрим механизмы, используемые клетками для исправления ошибок, которые возникают в процессе репликации. К ним относятся:

  • Исправление ошибок – процесс, который возникает во время репликации ДНК.

  • Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов, которая происходит сразу же после репликации ДНК.

  • Механизмы репарации, которые выявляют и исправляют повреждения ДНК на протяжении всего клеточного цикла

Исправление ошибок

ДНК-полимеразы — это ферменты, участвующие в репликации ДНК. Во время копирования ДНК большинство ДНК-полимераз «проверяют», корректный ли нуклеотид они добавляют. Этот процесс называется исправлением ошибок. Если полимераза обнаружит, что был добавлен неправильный нуклеотид, она сразу же удалит и заменит его и только после этого продолжит синтез ДНКstart superscript, 1, end superscript.

Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов

Процесс исправления избавляет от основной массы ошибок, но не от всех. После создания новой ДНК запускается механизм репарации ошибочно спаренных нуклеотидов — удаления и замены ошибочно спаренных нуклеотидов, оставшихся в результате репликации. Исправление несоответствий между парами оснований также может включать в себя исправление небольших вставок и делеций, возникающих вследствие «соскальзывания» полимеразы с исходной цепи squared.

Как происходит восстановление неправильно спаренных нуклеотидов? Во-первых, белковый комплекс распознаёт неправильно спаренный нуклеотид и связывается с ним. Другой комплекс разрезает ДНК в области несовпадения, а ещё одна группа ферментов отщепляет некорректный нуклеотид вместе с небольшим участком вокруг него. Затем ДНК-полимераза заполняет этот пробел правильными нуклеотидами, а фермент ДНК-лигаза сшивает разрывы в цепиsquared.

Удивительно: как белки, участвующие в восстановлении ДНК, определяют, «кто прав» во время репарации ошибочно спаренных нуклеотидов? То есть, когда два основания неправильно соединены (как G (гуанин) и T (тимин) на рисунке выше), какое из этих двух оснований должно быть удалено и заменено?

У бактерий можно отличить исходную и дочернюю цепи ДНК по метилированным основаниям. На исходной цепи ДНК есть метильные (minus, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript) группы, присоединенные к некоторым из ее оснований, а у дочерней цепи таких групп еще нетcubed.

У эукариот процессы, позволяющие идентифицировать исходную цепь при устранении несоответствий, включают распознавание одноцепочечных разрывов, которые обнаруживаются только у дочерней цепи cubed.

Механизмы репарации ДНК

С ДНК может что-нибудь случиться практически в любой момент жизни клетки, а не только во время репликации. Фактически, ДНК постоянно повреждается из-за воздействия внешних факторов: ультрафиолетового излучения и радиации, химических веществ, не говоря уже о спонтанных процессах, которые протекают даже без вмешательства окружающей среды!start superscript, 4, end superscript

К счастью, наши клетки имеют механизмы восстановления, с помощью которых они находят и исправляют большинство повреждений ДНК. Можно выделить несколько типов репарации:

  • Прямая репарация. Некоторые повреждения ДНК, вызванные химическими реакциями, могут быть «исправлены» находящимися в клетке ферментами.

  • Эксцизионная репарация. Повреждение одного или нескольких нуклеотидов ДНК часто исправляется удалением и заменой поврежденного участка. При эксцизионной репарации оснований удаляется только поврежденное основание. В случае эксцизионной репарации нуклеотидов, как и в случае репарации ошибочно спаренных нуклеотидов, которое мы рассмотрели выше, удаляются целиком нуклеотиды.

  • Репарация двухцепочечных разрывов: Существуют два основных способа: негомологичное соединение концов и гомологичная рекомбинация. Они используются для восстановления двухцепочечных разрывов ДНК (когда вся хромосома разделяется на две части).

Прямая репарация

В некоторых случаях клетка может исправить повреждение ДНК, обратив вызвавшую его реакцию. Дело в том, что «повреждение ДНК» — это, как правило, присоединение к ней лишней группы в результате химической реакции.

Например, гуанин (G) может подвергаться реакции с присоединением метильной (minus, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript) группы к атому кислорода в азотистом основании. Если это не исправить, метил-содержащий гуанин будет связываться с тимином (Т), а не с цитозином (С) во время репликации ДНК. К счастью, у людей и многих других организмов есть фермент, который может удалить метильную группу, обратив реакцию, и тем самым вернуть азотистое основание в нормальное состояниеstart superscript, 5, end superscript.

Эксцизионная репарация оснований

Эксцизионная репарация оснований — это механизм, используемый для обнаружения и удаления определенных типов поврежденных азотистых оснований. Ключевую роль в нем играет группа ферментов, называемых гликозилазами. Каждая гликозилаза обнаруживает и удаляет определенный вид поврежденных оснований.

Например, в процессе реакции дезаминирования цитозин может превратиться в урацил — основание, обычно встречающееся только в РНК. Во время репликации ДНК урацил будет соединяться с аденином, а не с гуанином (в отличие от цитозина), поэтому такое превращение может привести к возникновению мутацииstart superscript, 5, end superscript.

Для предотвращения подобных изменений гликозилаза, являющаяся частью сигнального пути эксцизионной репарации, обнаруживает и удаляет дезаминированные цитозины. После того, как основание было удалено, удаляется и оставшаяся часть нуклеотида, а другие ферменты заполняют пробелstart superscript, 6, end superscript.

Эксцизионная репарация нуклеотидов

Эксцизионная репарация нуклеотидов — это еще один способ удаления и замены поврежденных оснований. В результате нее обнаруживаются и корректируются повреждения, которые искажают форму двойной спирали ДНК. Например, азотистые основания могут измениться, присоединив к себе громоздкие группы атомов, в частности, в результате воздействия химических веществ, содержащихся в сигаретном дымеstart superscript, 7, end superscript.

Эксцизионная репарация нуклеотидов также используется для устранения повреждений, вызванных ультрафиолетовым излучением, например, при получении солнечного ожога. Под воздействием УФ-излучения цитозин и тимин могут вступать в реакцию с соседними основаниями, которые также являются цитозином или тимином, образуя при этом связи, изменяющие форму двойной спирали и вызывающие ошибки в процессе репликации ДНК. Наиболее распространенный тип таких связей — тиминовый димер — он состоит из двух тиминовых оснований, вступающих в реакцию друг с другом и образующих химическую связьstart superscript, 8, end superscript.

При эксцизионной репарации нуклеотидов поврежденные нуклеотиды удаляются вместе с соседними нуклеотидами. В этом процессе хеликаза (фермент, раскручивающий ДНК) раскрывает ДНК, образуя пузырь, а ферменты, разрезающие ДНК, отсекают поврежденную часть пузыря. Полимераза заполняет пробел, а лигаза сшивает разрыв в цепиstart superscript, 9, end superscript.

Репарация двухцепочечных разрывов

Некоторые факторы окружающей среды, например, радиация, могут вызывать разрывы обеих цепочек ДНК (разделение хромосомы на две части). Такие повреждения ДНК, если верить комиксам, ведут к появлению супергероев, но могут встречаться и после реальных катастроф, например, Чернобыльской.

Двухцепочечные разрывы опасны, потому что большие сегменты хромосом и сотни содержащихся в них генов могут быть потеряны, если разрыв не будет восстановлен. Существует два способа восстановления двухцепочечных разрывов ДНК: негомологичное соединение концов и гомологичная рекомбинация.

При негомологичном соединении концов два разорванных конца хромосомы просто склеиваются обратно. Этот механизм восстановления является «грубым» и неточным, в результате в месте разрыва, как правило, либо теряются нуклеотиды, либо добавляются лишние, что может привести к мутациям. Но это в любом случае лучше потери целого фрагмента хромосомыstart superscript, 10, end superscript.

При гомологичной рекомбинации для восстановления разрыва используется фрагмент из гомологичной хромосомы, который соответствует поврежденной хромосоме (или из сестринской хроматиды, если ДНК была реплицирована). В этом процессе две хромосомы объединяются, и неповрежденная область гомологичной хромосомы или хроматиды используется в качестве матрицы для замены поврежденной области. Гомологичная рекомбинация работает «чище», точнее, чем негомологичное соединение концов, и обычно не приводит к образованию мутацийstart superscript, 11, end superscript.

Репарация ДНК и заболевания человека

Доказательства важности механизмов репарации получены на основе генетических заболеваний человека. Во многих случаях мутации в генах, которые кодируют белки, участвующие в репарации, связаны с наследственным раком. Например:

  • Наследственный неполипозный колоректальный рак (также называемый синдромом Линча) вызван мутациями в генах, кодирующих белки, которые участвуют в репарации ошибочно спаренных нуклеотидовstart superscript, 12, comma, 13, end superscript. Поскольку такие нуклеотиды не восстанавливаются, у людей, страдающих этим синдромом, мутации накапливаются гораздо быстрее, чем у здоровых. Это может привести к развитию опухолей толстой кишки.

  • Люди с пигментной ксеродермой очень чувствительны к ультрафиолетовому излучению. Это вызвано мутациями в белках, участвующих в эксцизионной репарации нуклеотидов. Когда они не функционируют, димеры тимина и другие виды повреждений, вызванные ультрафиолетовым излучением, перестают восстанавливаться. У людей с пигментной ксеродермой после нескольких минут пребывания на солнце могут возникнуть сильные солнечные ожоги, и около половины из них заболевают раком кожи в возрасте до 10 лет, если только они не избегают солнечных лучейstart superscript, 14, end superscript.

Очевидно, что частые шибки при
воспроизведении генетической информации
в процессе репликации, могут подвергнуть
большому риску сохранность видов и их
жизнеспособность. Было установлено,
что частота ошибок при репликации не
превышает 1 ошибки на 109–1010
нуклеотидов. В то же время комплементарность
оснований может обеспечить лишь
существенно меньшую верность
воспроизведения — 1 ошибку на 104–105
оснований. Какие же дополнительные
механизмы повышают верность репликации
еще сто тысяч раз?

Выше уже было сказано, что ДНК-полимеразы
I и III кроме
полимеразной активности обладают еще
и 3-экзонуклеазной
активностью. Оказалось, что если
ДНК-полимераза встраивает неправильный
нуклеотид, она делает шаг назад, отщепляет
этот нуклеотид и повторно включает в
растущую цепь уже правильный нуклеотид.
Возможно, что существуют, особенно в
эукариотических клетках, и другие
механизмы исправления ошибок, возникающих
в процессе репликации.

Интересно, что некоторые эукариотические
ДНК-полимеразы не осуществляют такую
корректировку. По-видимому, в этом случае
точность процесса репликации обеспечивается
с помощью каких-то других средств.

1.2.Мутагенез

Молекулы ДНК живых организмов неизбежно
подвергаются действию различных
повреждающих факторов: химических
реагентов, ультрафиолетового излучения,
и более жесткой радиации (фонового
радиоактивного излучения горных пород,
космических лучей и техногенной
радиации). При этом возникают повреждения
в ДНК. Значительная часть таких повреждений
ДНК исправляется сразу по их возникновении
(см. Раздел 1.2.1,»). Неисправленные
повреждения, передающиеся по наследству,
называются мутациями.

Мутации могут быть нескольких видов.
Изменение одной пары оснований называют
точечной мутацией (замена одного
единственного основания называется
мутацией замещения). Подобная мутация
вызывает замену одной аминокислоты в
полипептиде, кодируемом данным геном.
Если такая замена происходит в вариабельной
части белка, то она мало или совсем не
сказывается на жизнедеятельности
клетки. Если же «неправильная» аминокислота
оказывается в активном центре фермента,
то это, как правило, приводит к потере
ферментом каталитической активности
и к гибели клетки. В редких случаях
полипептидный продукт, получаемый их
мутантного гена, оказывается лучше
приспособленным к выполнению своей
функции в тех новых условиях, в которые
попал организм. Такие мутации дают
потомству преимущества в борьбе за
существование, и серия соответствующих
мутаций может привести к появлению
нового вида.

Точечные мутации замещения составляют
лишь небольшую часть мутаций. Более
многочисленными и более опасными для
клеток мутациями являются мутации,
связанные с вставками и делециями
(вырезанием) нуклеотидов.

1.2.1.Репарация днк

Для исправления повреждений, возникающих
в одной из цепей ДНК, в клетке существует
большая группа ферментов репарации.
Наиболее распространенную стратегию
репарации мы рассмотрим на примере
исправления повреждений, возникающих
при действии такого сильного мутагена,
как азотистая кислота. Основным
результатом действия азотистой кислоты
является превращение цитозина в урацил.
В клетке есть специальный фермент,
урацил-ДНК-гликозидаза, который опознает
урацил и гидролизует гликозидную связь
между урацилом и остатком дезоксирибозы.
В результате в цепи ДНК появляется
дезоксирибозный остаток, не несущий
никакого основания. Появление такого
остатка служит сигналом специальной
эндонуклеазе к выщеплению этого остатка
из цепи ДНК. Образующаяся брешь
застраивается ДНК-полимеразой (специальный
фермент, работающий в системе репарации)
по информации, содержащейся в
противоположной цепи ДНК.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Репликация ДНК иногда может быть нарушена из-за добавления или удаления новых нуклеотидных оснований. Давайте посмотрим, как возникают ошибки при репликации ДНК.

Ошибки в Репликация ДНК известны как проскальзывание цепей, когда новые нуклеотидные основания добавляются или удаляются в результате мутации или постоянных изменений последовательности и т. д. ДНК. Свежевыделенные петли прядей немного выходят наружу. Результатом этого изменения является добавление или удаление дополнительного нуклеотидного основания.

Есть в основном три типа ошибок в репликации ДНК. Это базовые замены, удаления и вставки. Если ошибку не исправить, она может вызвать рак. Здесь механизм репарации ДНК исправляет все ошибки.

Давайте обсудим, является ли репликация ДНК точной, каковы все ошибки в репликации ДНК, причины и последствия ошибок в репликации ДНК и многие другие связанные темы в этой статье.

Является ли репликация ДНК точной?

Частота ошибок при репликации ДНК очень мала. Давайте посмотрим, является ли репликация ДНК точной или нет.

Репликация ДНК настолько точна, что частота ошибок в репликации ДНК может быть незначительной. Это формируется таким образом, что геном стабильность зависит от точности репликации ДНК. Но дефектные геномы могут быть фатальными для животного организма из-за мутации всего генофонда.

Точность репликации ДНК хорошо определена благодаря трем факторам. Они есть нуклеотидная избирательность, Редактированиеи Несоответствие ремонта. Эти факторы являются основной причиной меньшего количества ошибок в репликации ДНК.

Что такое ошибки репликации ДНК?

Ошибки репликации ДНК в основном связаны с депуринацией всего геномного пула. Давайте обсудим, каковы все возможные ошибки в репликации ДНК.

Ошибки репликации ДНК делятся на три типа: Ошибки репликации, депуринизация ДНК и повреждение ДНК за счет образования активных форм кислорода.

Давайте посмотрим больше информации об ошибках в репликации ДНК ниже:

  • Разрыв вызван молекулой воды, в результате чего образуется нуклеотид, не содержащий пуринов. Это нельзя использовать в репликации.
  • Свободные пурины не могут функционировать во время репликации ДНК в качестве матрицы.
  • Потеря аминогруппы из нуклеотида также вызвана дезаминированием для того, чтобы не функционировать в качестве матрицы во время ошибок в репликации ДНК по водной реакции.
  • Эти непреднамеренные причины снова исправляются в процессе восстановления ДНК.
  • Но затем добавляется новый нуклеотид, который становится постоянной мутацией.
  • Это происходит во время синтеза новой цепи.
  • Накопленные мутации или постоянные изменения последовательности являются причиной такого плохого поведения клеточной ДНК.

Причины ошибок в репликации ДНК

Существует несколько причин возникновения ошибок в репликации ДНК. Давайте посмотрим, что они из себя представляют в деталях.

Ошибки репликации ДНК в основном вызваны разной природой пар оснований. Они могут быть как различной природы, так и не таутомерными по химическим формам.

Три основные причины ошибок в репликации ДНК: подробно обсуждается ниже:

1. Делеция. Делеция — одна из основных ошибок в репликации ДНК. Это вызывает сдвиг структуры всего генофонда. Он изменяет последовательность ДНК, разрушая один (как минимум) или несколько нуклеотидов.

2. Вставка. Вставка — еще одна основная ошибка в репликации ДНК. Это вызывает сдвиг структуры всего генофонда. Он изменяет последовательность ДНК, добавляя одну (как минимум) или более пар нуклеотидных оснований.

3. Замена оснований. Замена оснований также является одной из важных ошибок в репликации ДНК. Он заменяет нужный нуклеотид любым другим нуклеотидом, что меняет весь генофонд. Он также может заменить одну аминокислоту на другую.

Частота ошибок репликации ДНК

Как обсуждалось ранее, существует небольшая вероятность того, что при репликации ДНК могут возникнуть ошибки. Давайте посмотрим на скорость, с которой происходят ошибки в ДНК.

Частота ошибок репликации ДНК составляет один на 10^10 нуклеотидов при синтезе ДНК. Это так меньше, но последствия могут быть фатальными. Это от 10 ^ -9 до 10 ^ -11 ошибок в репликации ДНК на пару оснований. Высокая точность процесса очень важна для поддержания точности генетической идентичности.

Например, E. палочки делает только одну ошибку на миллиард копий нуклеотидов. Он заканчивает свою репликацию в течение 60 минут и может воспроизводить 2000 нуклеотидов в секунду. По сравнению с человеческим телом количество ошибок невелико.

Последствия ошибок в репликации ДНК

Последствия ошибок в репликации ДНК в основном фатальные. Давайте подробно рассмотрим последствия ошибок в репликации ДНК.

Ошибки в репликации ДНК могут привести к опухолям, раку и т. д. Ошибки могут привести к мутациям, которые в дальнейшем приводят к опухолям и, наконец, вызывают рак.

Некоторые последствия ошибок в репликации ДНК:

1. Мутация зародышевой линии

2. Хромосомные изменения

3. Мутация сдвига рамки считывания

4. Точечная мутация

Если ошибки в ДНК не исправляются вовремя корректурным чтением, происходят мутации. Некоторое влияние ошибок в репликации ДНК: серповидноклеточная анемия, одна из форм бета-талассемия, кистозный фиброз, И т.д.

Могут ли ошибки в репликации ДНК привести к мутациям?

Механизм восстановления исправляет все ошибки, возникающие во время репликации ДНК. Давайте обсудим, приводят ли ошибки в репликации ДНК к мутациям.

Ошибки в репликации ДНК могут привести к таким мутациям, как постоянная мутация. В механизме репарации ДНК ферменты репарации находят возникающие ошибки и устраняют их. Впоследствии они рекрутируют нужный нуклеотид на место. Но некоторые ошибки репликации пропускают эти процессы и происходят мутации.

Например, некоторые мутации замещения оснований являются точечными мутациями, такими как мутации молчания, миссенс и нонсенс. Помимо некоторых мутаций, таких как мутация сдвига рамки, зародышевая или соматическая мутация. Основными видами мутаций являются делеция, инверсия, вставка, дупликация, транслокация, амплификация гена и др.

Как ошибки в репликации ДНК могут привести к мутациям?

Ошибки в репликации ДНК могут привести к мутации даже при постоянной мутации. Так что это играет очень важную роль. Формированию некоторых фигур помогает ведение. Давайте объясним это.

В приведенном ниже списке подробно показано, как ошибки в репликации ДНК могут привести к мутациям:

  • Ошибки в репликации ДНК могут привести к мутациям, особенно в случае экспансии TNR (тринуклеотидный повтор).
  • Этот повтор способствует проскальзыванию ДНК-полимеразы во время репликации.
  • Вторичные структуры формируются как шпильки Intra strand.
  • Такие вторичные структуры образуются за счет повторяющейся последовательности тринуклеотидных расширений.
  • Для этого ферменты возвращаются и копируют прежнюю часть.
  • В результате репарация не происходит. Так как репарация ошибок репликации ДНК не происходит, она идет по предыдущему пути.
  • Для этого продолжаются ошибки репликации ДНК, и в результате происходит мутация, в частности, постоянная мутация.

Какие типы мутаций вызваны случайными ошибками в репликации ДНК?

Есть три типа мутаций, происходящих во время ошибок в репликации ДНК. Но типов под удаление, вставку, подстановку базы больше. Давайте обсудим их.

Типы мутаций, такие как точковая мутация, хромосомная мутация, зародышевая или соматическая мутация, а также мутация сдвига рамки считывания, вызваны случайными ошибками в репликации ДНК. Под точечной мутацией типов больше. Кроме того, эти мутации могут быть вызваны различными причинами.

Мутация вызывается веществом, называемым мутагеном. Это может быть радиация, химические вещества, токсичные материалы или что-то еще. Они очень спонтанны в окружающей среде.

Точечная мутация

Точечная мутация — это тип мутации, при котором изменяется, сдвигается или заменяется только один нуклеотид. Существует три типа точечных мутаций при ошибках репликации ДНК. Это немые, миссенс и нонсенс-мутации.

Хромосомная мутация

В случае хромосомной мутации структура хромосомы изменяется при ошибках репликации ДНК. Они могут быть изменены или изменены ядром.

Мутация сдвига рамки

При мутации со сдвигом рамки нуклеотиды могут быть добавлены или удалены из-за ошибок в репликации ДНК. Для этого изменяется смещение всего каркаса пула ДНК. Этот сдвиг может выполняться одним или несколькими нуклеотидами.

Индуцированные мутации инициируются ошибками в репликации ДНК.

Мутация изменяет всю последовательность ДНК конкретного организма. Давайте узнаем больше об индуцированных мутациях, которые инициируются ошибками в репликации ДНК.

Индуцированные мутации инициируются ошибками в репликации ДНК, так как при делении клеток в ДНК взрываются мутагены, которые в процессе репликации, привести их к мутации.

Затем индуцированная мутация приводит к постоянной мутации. Генная мутация может быть вызвана многими генами или может быть причиной потери одного или нескольких генов. Он может изменять нуклеотиды ДНК (один или несколько).

Как исправляются ошибки репликации ДНК?

Ошибки в репликации ДНК исправляются с помощью некоторых надежных процессов. Давайте посмотрим, что они из себя представляют в деталях.

Ошибки репликации ДНК исправляются в основном двумя процедурами: корректурой и исправлением несоответствия. Корректура — это то, где ошибки в репликации ДНК исправляются во время репликации ДНК, а исправление несоответствия — это то, где ошибки исправляются после репликации ДНК.

Редактирование

Вычитка создает структуру, которая приглашает другие белки исправить ошибку, потому что белки в ней способны сдерживать ошибки в репликации ДНК.

Когда происходит корректура, полимеразная форма ДНК выявляет ошибки в репликации ДНК. Затем он заменяет неправильно вставленный или удаленный нуклеотид. После исправления репликация продолжается своим потоком.

Несоответствие ремонта

Репарация несоответствия — это когда ошибки исправляются после того, как образование вилки не репарируется во время репликации ДНК. Но он специфичен для отдельных прядей. Ошибки в репликации ДНК исправляются после процесса, поскольку это окончательное исправление.

При репарации несоответствия существуют определенные гены, которые помогают предотвратить ошибки в репликации ДНК после завершения репликации. Гены PMS2, MLH1, MSH2, MSH6.

ошибки в репликации ДНК

Исправление ошибки репликации из википедия

.

Почему ошибки репликации ДНК более значимы, чем ошибки транскрипции?

Репликация — более важный процесс, чем транскрипция. Кроме того, ошибки транскрипции РНК не так важны, как ошибки репликации ДНК. Давайте обсудим это.

Ошибки репликации ДНК более серьезны, чем ошибки транскрипции РНК, поскольку они не передаются по наследству, как ошибки репликации ДНК. Кроме того, при транскрипции изменяется очень небольшое количество белков. Изменение не очень вредно, как репликация, и его можно вылечить.

Например, частота ошибок в транскрипции составляет от 2.3*10^-5 в мРНК до 5.2*10^-5 в рРНК на нуклеотид для определенного вида бактерий. Но она не передается следующему поколению, как ошибки в репликации ДНК.

Может ли клетка исправить ошибку репликации ДНК?

Клетка может исправлять некоторые ошибки репликации ДНК. Очень хорошо, что клетки обладают превосходным качеством, позволяющим исправлять ошибки. Давайте исследовать больше.

В некоторых случаях клетка может исправлять ошибки репликации ДНК. Клетки обладают особыми свойствами для борьбы с некоторыми ошибками репликации ДНК. Клетки также могут фиксировать их на определенный процент. В течение клеточного цикла, путем корректурного чтения и устранения несоответствий, клетки могут управлять ими.

Некоторые из механизмов репарации для борьбы и исправления ошибок в репликации ДНК во время клеточного цикла — это прямое обращение повреждения, эксцизионная репарация, пострепликационная репарация, BER (иссечение основания), NER (эксцизионная репарация нуклеотидов), MMR (репарация несоответствия), HR (гомологичная рекомбинация) и NHEJ (негомологичное соединение концов).

Почему ошибки в репликации ДНК так редки?

Ошибки в репликации ДНК настолько редки, что при копировании приходится одна ошибка на миллиарды нуклеотидов. Давайте поймем причину этого.

Ошибки в репликации ДНК настолько редки из-за вычитка и исправление несоответствий механизмы исправления ошибок. Иногда это происходит, когда полимераза ДНК вставляет неправильные нуклеотиды. Если это не так, они могут привести к мутации, которая может привести к раку..

Вычитка устраняет все ошибки перед репликацией, а несоответствие устраняет ошибки после репликации. В результате частота ошибок составляет одну на каждые 10^4-10^5 нуклеотидов в синтезе. Даже если есть какие-то неисправности, скорость составляет менее 0.001%.

CАКЛЮЧЕНИЕ

В конце статьи доказано, что ошибки в репликации ДНК очень редки, и если ошибка остается после механизмов репарации, это может привести к постоянной мутации (хотя и множеству небольших мутаций), которая затем приводит к раку или другим фатальным последствиям. условия здоровья и для следующих поколений. Поскольку репликация ДНК является очень важной и важной процедурой во время клеточного цикла, это высокозащищенная система.

рис.1 Модифицированные азотистые основания ДНК, удаляемые ДНК–гликозилазами: а – урацил; б – гипоксантин; в – 5–гидроксицитозин; г – 2,5-диамино-4-формамидопиримидин; д – 7,8-дигидро-8-оксогуанин; е – мочевина; ж – тимингликоль; з – 5-формилурацил; и – 5-гидроксиметилурацил; к – 3-метиладенин; л – 7-метилгуанин; м – 2-метилцитозин [Партушев, 2000].

АP-эндонуклеаза создает ник (одноцепочечный разрав) с 3’-ОН и 5’-dRP концами. Для большинства млекопитающих характерен
тип BER репарации с включением одного нуклеотида. В этом случае ДНК-полимераза β вставляет 1 нуклеотид в 3’-конец праймера и затем удаляет 5’-dRP фрагмент с помощью своей dRP-лиазной активности. Получившийся ник сшивается ДНК-лигазой. Альтернативным является путь так называемой длинно-заплаточной BER репарации. Он реализуется в тех случаях, когда 5’-dRP фрагмент модифицирован и не может быть удален с помощью ДНК–полимеразы β. В этом случае Pol β проводит синтез ДНК с вытеснением запирающей цепи, 2 — 13 нуклеотидов. Образующийся в результате свисающий 5’-конец ДНК выщепляется флэпэндонуклеазой FEN1. Pol бета, Pol дельтаи Pol епсилон могут вести ситнез ДНК во время длинно-заплаточной репарации. Идентичность полимераз, вовлеченных в этот процесс in vitro, еще не ясна, но показано, что Pol β всегда инициирует синтез ДНК.
Зависимость того, какой из путей BER реализуется, определяется бифункциональными ДНК-гликозилазами, которые имеют дополнительную
АP-лиазную активность. При комбинации ДНК-гликозилазной, АP-лиазной и АP-эндонуклеазной активностей внутри одного фермента в поврежденной цепи ДНК образуется однонуклеотидная брешь с 3’-ОН и 5’-P концами, которую может застроить Pol β.
Дополнительная сложность в понимании механизмов переключения внутри BER состоит в том, что две новые полимеразы Pol i и Pol лямбда также имеют dRP-лиазнуюактивность. Таким образом, можно предположить, что они, как и Pol бета, являются участниками тех процессов репарации, где необходимо выщепление dRP фрагмента. Pol лямбда является близким гомологом Pol бета со сходными ферментативными свойствами. Также как и Pol бета, она лишена 3’—>5’экзонуклеазной активности и имеет низкую процессивность синтеза на частичном ДНК-дуплексе, содержащем свисающий 5’-участок матрицы, процессивный синтез возможен в брешах с 5’-P концами. Таким образом, Pol лямбда является подходящим кандидатом для BER синтеза. Более того,
Pol лямбда заменяет Pol бета в реконструированных BER системах, репарирующих урацил-содержащие ДНК, iv vitro. Однако, клетки мышей Pol лямбда -/- не чувствительны к обработке перекисью или метилметансульфонатом, агентам, которые, помимо других типов повреждений, продуцируют АР-сайты и окисленные формы оснований. Отсюда можно заключить, что Pol лямбда не является необходимой для BER в клетках, где есть, Pol дельта и Pol епсилон. Интересно, что Pol лямбда может эффективно процессировать ДНК при очень низкой концентрации dNTP (около 1 мкМ), что может означать ее участие в любых клеточных процессах в фазе G0 при низкой концентрации dNTP. В поддержку этой гипотезы выступает тот факт, что экспрессия Pol лямбда зависит от клеточного цикла, и наибольшее количества белка экспрессируется при переходе из S- в М-фазу и в спокойных клетках.
Pol i принадлежит к Y семейству полимераз. Основная функция полимераз этого семейства – утилизация ДНК-повреждений, блокирующих работу репликативных ДНК-полимераз. Однако,
исходя из некоторых свойств Pol i, можно предположить, что этот фермент является участником альтернативного процесса BER репарации. Pol i обладает низкой поцессивностью, лишена 3’>5’экзонуклеазной активности и способна застраивать брешь в 1 — 5 нуклеотидов iv vitro. Pol i может замещать Pol бета в реконструированных системах BER, репарирующих урацил-содержащие ДНК, iv vitro, благодаря наличию dRP-лиазной и ДНК-полимеразной активностей. Кинетические исследования реакции нуклеотидного встраивания овыявили дополнительные данные, свидетельствующие в пользу того, что Pol i может принимать участие в репарации. Pol i вставляет dTMP напротив А в ДНК-матрицу с большей эффективностью, чем любой другой дезоксинуклеозидмонофосфат, при этом точность ДНК-синтеза сопоставима с параметрами для Pol бета. Основываясь на этих данных, можно предположить, что Pol i – участник BER репарации оснований уридина, который образуется после встраивания dUMP напротив А во время ошибочной репликации. Pol i также
может вставлять dGМP напротив Т со скоростями, близкими к скорости включения корректного нуклеотида. Более того, на матрице, содержащей 2 или более последовательных Т, вторым встраиваемым нуклеотидом оказался dGMP. Подобные результаты служат основой для гипотезы, что Pol i может быть участником альтернативной BER репарации в тех слсучаях, когда dG был ошибочно удален гликозилазой из G-T или G-U некомплементарной пары, образовавшейся в результате дезаминации 5-метилцитозина или цитозина. Возможная роль Pol i в трансляции синтеза ДНК и процессе соматических гипермутаций рассмотрена ниже.
Возможность участия пяти ядерных полимераз в BER, три из которых обладают dRP-лиазной активностью, была мало изучена в клетках и на модельных животных, лишенных более чем одной полимеразы. Поэтому данные о субстратной специфичности и взаимодействии полимеразо-акцепторных белков, необходимых в BER, недостаточны. Помимо BER репарации, Pol бетта принимает участие в репарации одноцепочечных разрывов; функционирование
этого процесса нарушено у пациентов с наследственной спинномозговой атаксией. Одноцепочечные разрывы генерируются эндогенными или экзогенными агентами. Такие разрывы часто содержат однонуклеотидные бреши с 3’ и/или 5’ модифицированными концами, то есть очень похожи на субстраты BER. Так вот, интересно посмотреть, способны ли другие полимеразы с подобным набором исходных данных (Pol i и Pol лямбда) принимать участие в репарации одноцепочечных разрывов.
Четвертой ДНК-полимеразой в клетках человека, обладающей dRP-лиазной активностью, является митохондриальная ДНК-полимераза гамма. Pol гамма – единственная ДНК-полимераза, обнаруженная в митохондриях, следовательно, она ответственна за все преобразованиях ДНК, происходящие в этой органелле. Митохондрия является объектом интенсивного повреждения ДНК активными формами кислорода, генерируемыми во время окислительного фосфорилирования. Эти повреждения эффективно репарируются набором митохондриальных белков, которые включают в себя АP-эндонуклеазу, Pol гамма,
мтДНК-лигазу. Сам процесс репарации сходен с однонуклеотидным процессом BER в ядерной ДНК.

Таблица. ДНК-гликозилазы и эндонуклеазы клеток микроорганизмов и человека, участвующие в BER.

В универсальном механизме эксцизионной репарации как прокариоты, так и эукариоты гидролизуют 3–5-ю фосфодиэфирную связь с 3′-конца отповреждения. При этом прокариоты гидролизуют также 8-ю связьот 5’-конца измененного нуклеотида, тогда как у эукариотических организмовпроисходит одноцепочечный разрыв на расстоянии 21–25 нуклеотидов отповреждения со стороны его 5’-конца. Таким образом, прокариоты удаляютизмененный нуклеотид в составе 12–13-членных олигомеров, тогда как
эукариоты – в составе одноцепочечных фрагментов ДНК длиной в 27–29 нуклеотидов. Ферментная система, вносящая такие двойные одноцепочечные
разрывы, получила название эксцизионной нуклеазы (эксцинуклеазы). Образующаяся в молекуле репарируемой ДНК одноцепочечная брешь далее заполняется с помощью ДНК-полимеразы, а фосфодиэфирная связь в остающемся одноцепочечном разрыве восстанавливается ДНК-лигазой.

NER устраняет ДНК-повреждения посредством вырезания олигонуклеотида, содержащего это повреждение, с образованием бреши в ДНК размером ~ 30 нуклеотидов. Эта брешь застраивается одной или двумя полимеразами В семейства Pol дельта или Pol епсилон. Любая из этих ДНК-полимераз способна застраивать подобную брешь в реконструированной системе, содержащей очищенные белки млекопитающих, in vitro. При изучении NER в системе фибробластов человека с нарушенной проницаемостью и в ядерном экстракте HeLa клеток обнаружили, что обе полимеразы необходимы для восстановления ДНК после УФ-облучения. Исследования
в дрожжевых системах показали, что та или другая ДНК-полимераза существенно дополняют репарацию УФ-поврежденной ДНК. Более поздние исследования показали, что оба фермента необходимы для эффективной NER репарации в дрожжевых экстрактах. Pol дельта и Pol епсилон способны вести процессивный синтез ДНК при наличии дополнительного фактора PCNA, который «надевается» на ДНК с помощью пятисубъединичного комплекса RFC. Репарационный синтез как Pol дельта, так и Pol епсилон также требует присутствия этих факторов процессивности.

Эксцизионная репарация нуклеотидов: введение
ЭР — эксцизионная репарация ДНК; ЭР-комплекс включает ПАРП , XRCC1 , ДНК-лигазу III и ДНК-полимеразу бета .
Два пути осуществления NER:
1. Гидролиз фосфодиэфирной связи по 3′- или 5′- концу на некотором расстоянии от ошибочно спаренного (поврежденного) нуклеотида, который далее целиком удаляется под действием 5′->3′- (или 3′->5′-) экзонуклеазы, гидролизующей
цепь ДНК нуклеотид за нуклеотидом в соответствующем направлении от первоначального одноцепочечного разрыва в репарируемой ДНК. Образующаяся брешь далее заполняется ДНК-полимеразой. Такой механизм репарации реализуется у E. coli и человека для вырезания неповрежденных (немодифицированных) ошибочно спаренных нуклеотидов. Механизм последовательного эндо- и экзонуклеазного расщепления ДНК не используется для удаления поврежденных (измененных) нуклеотидов. Это связано с тем, что такие нуклеотиды часто являются ингибиторами экзонуклеаз.
2. Функционирует у всех исследованных видов организмов и заключается в использовании ферментной системы, которая вносит одноцепочечные разрывы по обе стороны от поврежденного нуклеотида на некотором расстоянии от него с последующим удалением одноцепочечного фрагмента ДНК, содержащего измененный нуклеотид.
Гидролизуется 3-5-фосфодиэфирную связь с 3′-конца от повреждения. При этом прокариоты гидролизуют также 8-связь от 5′-конца
измененного нуклеотида, тогда как у эукариотических организмов происходит одноцепочечный разрыв на расстоянии 21-25 нуклеотидов от повреждения со стороны его 5′-конца. Таким образом, прокариоты удаляют измененный нуклеотид в составе 12-13-членных олигомеров, тогда как эукариоты — в составе одноцепочечных фрагментов ДНК длиной в 27-29 нуклеотидов. Ферментная система, вносящая такие двойные одноцепочечные разрывы, получила название эксцизионной нуклеазы (эксцинуклеазы) . Образующаяся в молекуле репарируемой ДНК одноцепочечная брешь далее заполняется с помощью ДНК-полимеразы, а фосфодиэфирная связь в остающемся одноцепочечном разрыве восстанавливается ДНК-лигазой.
В отличие от ЭРО и прямых реверсий, которые специфичны к достаточно узкому кругу повреждений ДНК, система ЭРН, хотя и с разной эффективностью, удаляет все возможные повреждения, и потому роль ее в поддержании стабильности генома велика. ЭРН детально изучена у E. coli и активно изучается в клетках
дрожжей и человека, причем в последних благодаря раскрытию генетической природы таких заболеваний, как пигментная ксеродерма ( ХР ), синдром Кокейна ( СS ) и заболевания трихотиодистрофия ( ТТD)
В ЭРН задействовано 6-8 генов у E. coli и до 30 у человека.
Если повреждение в транскрибируемой (матричной) нити ДНК задерживает продвижение РНК-полимеразы, то специальный белковый фактор TRCF ( transcription-repair coupling factor ) сталкивает РНК-полимеразу и связывает с этим местом комплекс ферментов репарации. См. Сопряжение транскрипции и репарации ДНК у E/coli.
Ферментный ансамбль осуществляющий первые 3 стадии процесса NER называется эксцинуклеазой.
В системе эксцизионной репарации ДНК путем удаления нуклеотидов поврежденные азотистые основания вырезаются в составе олигонуклеотидов.
NER: регуляция
Для клеток животных не характерен SOS-ответ, свойственный клеткам E. coli и представляющий собой суммарную реакцию бактериальной клетки на повреждение ДНК различными агентами,
проявляющийся в усилении транскрипции генов NER. Посттрансляционные модификации белков репарации, происходящие в ответ на повреждение ДНК, не влияют на активность эксцинуклеазы человека.
Обнаружено, что повреждения ДНК стабилизирует белок р53- белок-супрессор опухолевого роста, являющийся регулятором транскрипции. Имеются данные о том, что белок р53 может взаимодействовать с белками XPB и RPA, необходимыми для NER. Однако клетки с инактивированными генами р53 (p53(-/-)), как и клетки дикого типа, эффективно удаляют из поврежденной ДНК два основных фотопродукта, возникающих под действием УФ-света, и обладают такой же устойчивостью к УФ. Поэтому считается, что белок р53 не оказывает прямого влияния на NER. Белки Cdk7 и циклин H, которые образуют Cdk-активирующую киназу, входят в состав комплекса TFIIH, что позволяет предполагать наличие связи репарации ДНК с фазами клеточного цикла.
ЭРН (NER): сопряжение с транскрипцией (ТЭРН)
Транскрибируемые последовательности нуклеотидов ДНК, особенно
в матричной цепи, репарируются с большей скоростью, чем нетранскрибируемые последовательности. В клетках больных с синдромом Кокайна не наблюдается такой асимметрии в репарации.
В клетках E. coli белковый фактор, кодируемый геном mfd и сопрягающий транскрипцию и репарацию, замещает остановившиеся перед повреждением молекулы РНК-полимеразы, что приводит к диссоциации транскрипционного комплекса. При этом он привлекает экзонуклеазный репаративный комплекс к поврежденному участку ДНК. См. Сопряжение транскрипции и репарации ДНК (ТЭРН) у E/coli
В клетках животных ген CSB кодирует белок с молекулярной массой 160 кДа, который содержит хеликазный домен и, возможно, выполняет те же функции, что и белок Mfd у E. coli . На основе поведения клеток с мутантными генами белков CSA и CSB разработана модель механизма, с помощью которого обеспечивается асимметричная репарация цепей ДНК. В соответствии с этой моделью РНК-полимераза II , остановившаяся в процессе транскрипции
перед поврежденным участком ДНК, распознается комплексом CSA-CSB и перемещается в сторону от повреждения без разрушения четвертичной структуры транскрипционного комплекса. Одновременно комплекс CSA-CSB привлекает компоненты репаративной системы XPA и TFIIH к месту повреждения ДНК и помогает сборке эксцинуклеазного комплекса. Нуклеотиды поврежденной цепи вырезаются, и брешь репарируется. После этого РНК-полимераза в составе транскрипционного комплекса продолжает транскрипцию.
NER: механизм
Процесс NER можно разделить на четыре этапа: а) распознавание поврежденного участка ДНК; б) двойное надрезание (инцизия) цепи ДНК по обеим сторонам поврежденного участка и его удаление (эксцизия); в) заполнение бреши в процессе репаративного синтеза; г) лигирование оставшегося одноцепочечного разрыва ДНК.
NER человека распознает и удаляет одиночные ошибочно спаренные нуклеотиды, а также петли длиной в 1-3 нуклеотида. NER человека способна различать цепи ДНК в случае распознавания поврежденных
нуклеотидов. Показано, что при наличии в ДНК димеров тимина циклобутанового типа вырезание нуклеотидов происходит исключительно из поврежденной цепи. Механизм такого распознавания в настоящее время неизвестен, как и молекулярный механизм узнавания самих поврежденных оснований. Система способна распознавать повреждения как сильно, так и слабо деформирующие вторичную структуру ДНК. При этом не обнаружена линейная зависимость между коэффициентом специфичности нуклеазы (kcat/km) и уровнем деформации двойной спирали ДНК. Показано, что в процессе распознавания участвуют белковые комплексы XPA/RPA, которые преимущественно связываются с поврежденной ДНК, и TFIIH, обладающий АTP-зависимой ДНК-расплетающей активностью. Последний взаимодействует с поврежденным участком ДНК и по аналогии с соответствующим механизмом у E. coli локально раскручивает ДНК, создавая основной преинцизионный комплекс с поврежденной ДНК.
Установлено, что три фермента репарации, обладающие узкой
субстратной специфичностью: ДНК-фотолиаза (удаление пиримидиновых димеров), урацилгликозилаза (удаление урацила из ДНК) и экзонуклеаза III (гидролиз ДНК в AP-сайтах), втягивают поврежденный участок из двойной спирали в полость фермента, что приводит кофактор или аминокислотные остатки активного центра этих ферментов в непосредственный контакт с расщепляемыми связями ДНК. Не исключено, что система эксцинуклеазы действует таким же образом.
Основные этапы функционирования NER, следующие за распознаванием поврежденного участка ДНК, представлены на рис. I.59. После связывания комплекса XPA-RPA с измененным участком ДНК, XPA взаимодействует с комплексом TFIIH, который создает преинцизионный комплекс, что сопряжено с гидролизом ATP. ATP-зависимое расплетание ДНК комплексом TFIIH подготавливает ее к взаимодействию с двумя XP-белками, обладающими нуклеазной активностью. XPG связывается с TFIIH и вносит одноцепочечный разрыв с 3′-конца повреждения. Аналогично комплекс ERCC1-XPF
взаимодействует с XPA в составе преинцизионного комплекса и способствует одноцепочечному разрыву с 5′-конца повреждения. Образование обоих разрывов является ATP-зависимым, и их расположение на ДНК высокоспецифично. Как правило, происходят разрывы 5-й и 24-й фосфодиэфирных связей соответственно от 3′- и 5′-концов поврежденных участков. Однако расположение точек разрывов может варьироваться.
Таким образом, в результате подобных одноцепочечных надрезов ДНК может освобождаться фрагмент длиной 24-32 нуклеотида с преобладанием фрагментов длиной 27-29 нуклеотидов. На расположение сайтов одноцепочечных разрывов влияют характер повреждения и последовательности нуклеотидов (контекст), окружающих поврежденный участок. Ту же самую картину инцизии обнаруживают in vivo в ооцитах Xenopus и у Schizosaccharomyces pombe. На этом основании делают вывод об универсальном механизме эксцизионной репарации у эукариот.
Репаративный синтез ДНК у человека является PCNA-зависимым,
т.е. может осуществляться с участием ДНК-полимераз Polдельта и Polэпсилон. PCNA связывается с системой праймер-матрица под действием фактора репликации RFC, откуда следует, что последний также участвует в репаративном синтезе ДНК. В опытах с бесклеточными системами моноклональные антитела к Polдельта специфически подавляют репаративный синтез. Однако оказалось, что в тех же высокоочищенных бесклеточных системах вместо Polдельта с аналогичным эффектом могут быть использованы Polэпсилон и даже фрагмент Кленова ДНК-полимеразы I E. coli. Это означает, что реконструированные из очищенных компонентов бесклеточные системы лишь в ограниченной степени имитируют биохимические процессы, происходящие в живых клетках. Считается, что обе ДНК-полимеразы — Polдельта и Polэпсилон участвуют в репаративном синтезе ДНК у человека.
ПАРП: модели управления процессом эксцизионной репарации ДНК
ПАРП — один из первых ядерных факторов, распознающих повреждение ДНК , и поэтому в идеальном случае управляет запуском механизма
репарации ДНК в живых клетках с места повреждения ДНК. Эта модель поддерживается идентификацией ЭР -комплекса, включающего ПАРП , XRCC1 , ДНК-лигазу III и ДНК-полимеразу бета . Присутствие ПАРП в таком мультипротеиновом комплексе доказывает, что этот фермент может направлять аппарат репарации ДНК к сайтам повреждения ДНК in vivo и облегчает осуществление репарации по этому пути.
XRCC1-белок действует как молекулярные «леса», формируя ЭР-комплекс путем индивидуального взаимодействия с каждым компонентом. С тех пор, как была обнаружена возможность поли(АДФ-рибозил)ирования XRCC1-белка in vitro, можно предположить, что ПАРП способен регулировать активность комплекса путем модифицирования XRCC1-белка in vivo и нарушать его способность взаимодействовать с другими компонентами комплекса. Было показано, что сверхэкспрессия XRCC1-белка подавляет активность ПАРП в живых клетках.
Аналогично ДНК-лигаза III ингибирует активность ПАРП in vitro, когда ее количества превышают количества ПАРП.

ПАРП может также рекрутировать факторы репарации ДНК путем модификации хроматиновых белков. Длинные цепи ПАР действительно способны направить ферменты репарации к сайтам разрывов ДНК значительно быстрее, нежели если они ищут повреждение сами по всему ядру. Такая модель согласуется с активностью ПАРП перед и/или после удаления поврежденных оснований.
NER: структура и функции белков
В табл. I.21 суммированы свойства белков животных, участвующих в NER. Большинство этих белков существует in vivo в виде комплексов, поэтому ферментативные активности, обнаруживаемые у отдельных белков в очищенном состоянии, могут не иметь прямого отношения к их функциям в системе NER.
XPA — белок с молекулярной массой 31 кДа, обладает доменом типа «цинковые пальцы», участвует в распознавании поврежденного участка ДНК, взаимодействует с другими компонентами системы и может функционировать в качестве фактора нуклеации для экзонуклеазы. XPA взаимодействует своим N-концевым доменом
с гетеродимером ERCC1-XPF, а С-концевым доменом — с TFIIH.
Белок RPA (HSSB) образует комплекс с XPA и усиливает его специфичность в отношении поврежденной ДНК. RPA (HSSB) — тример, состоящий из белковых субъединиц р70, р34 и р11, необходим для репликации ДНК и репаративного синтеза, а также для прохождения этапа двойного надреза ДНК во время эксцизионной репарации. Он обладает умеренным сродством к поврежденной ДНК.
TFIIH — олигомерный комплекс, в состав которого входят белки р89, р80, р62, р44, р41, р38 и р34. Этот белковый комплекс был открыт как один из семи основных факторов транскрипции, необходимых для эффективного функционирования РНК-полимеразы II . Субъединица р89 идентична белку репаративного комплекса XPB. Обнаружено отсутствие функциональной комплементации между бесклеточными экстрактами клеток с мутантными белками XPB и XPD, определяемой по восстановлению репарирующей активности в смешанных экстрактах. Комплекс TFIIH представляет собой
фактор репаративной системы. Белки XPB и XPD являются ДНК-зависимыми АТРазами, обладают хеликазными доменами и могут (как и сам фактор TFIIH) вызывать диссоциацию гибридов, образованных между короткими фрагментами ДНК и одноцепочечной ДНК.
XPC — белок с молекулярной массой около 125 кДа, существует в виде гетеродимера в комплексе с белком р58, который является гомологом белка Rad23 дрожжей (HHR23B). XPC слабо связывается с TFIIH и очень прочно — с одноцепочечной ДНК.
ERCC1/XPF — прочный белковый комплекс, с которым взаимодействует белок XPA, обладающий эндонуклеазной активностью, специфичной в отношении одноцепочечной ДНК.
XPG — белковый комплекс, обладающий эндонуклеазной активностью, специфичной в отношении одноцепочечной ДНК; вовлекается в эксцизионный комплекс посредством взаимодействия с TFIIH и RPA.
ЭРН (NER): генетика
Гены NER E. coli, uvrA, uvrB и uvrC не обнаруживают гомологии с соответствующими генами человека. Гены NER дрожжей и человека
высокогомологичны, и энзимология эксцизионной репарации также обладает большим сходством. По крайней мере, три заболевания у человека вызываются генетическими нарушениями системы эксцизионной репарации: пигментная ксеродерма, синдром Кокейна и трихотиодистрофия.
Кожа больных пигментной ксеродермой обладает повышенной чувствительностью к дневному свету, что проявляется в виде фотодерматозов, включая рак кожи. В ряде случаев отмечены аномалии нервной системы, причиной которых являются мутации в одном из семи генов: XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, XPG. Однако описаны больные с классическими симптомами пигментной ксеродермы, но с ненарушенной системой NER. Для клеток этих больных характерны изменения в так называемой пострепликативной репарации .
Больным с синдромом Кокейна присущи нарушения роста, умственная отсталость, катаракты, повышенная чувствительность к свету с сопутствующими дерматозами. Обнаружены мутации в двух группах генов, приводящие к этому заболеванию. У больных
с мутантными генами CS-A или CS-B клетки способны нормально репарировать УФ-повреждения ДНК. У другой группы больных обнаружены мутации в генах XPB, XPD или XPG.
У больных трихотиодистрофией со смешанными симптомами выявлены мутации в генах XPB или XPD. Классические симптомы этого заболевания, по-видимому, являются следствием мутации в гене транскрипционного фактора TFIIH.
Получение мутантов с измененной NER у грызунов позволило разбить такие гены на 11 групп комплементации, большинство из которых соответствует группам комплементации XP и CS человека. Часть соответствующих генов человека удалось клонировать, используя их способность исправлять (комплементировать) генетические дефекты в культивируемых мутантных клетках грызунов. Эти гены получили название кросс-комплементирующих генов эксцизионной репарации ( ERCC — excision repair cross complementing ). Среди них гены XPE и ERCC6-ERCC11 не требовались для прохождения основных реакций эксцизионной репарации, и их функция неизвестна.

Эксцизионная репарация нуклеотидов (ЭРН) E. coli
У E. coli эксцинуклеаза формируется, в результате димеризации двух молекул белка UvrА в присутствии АТР и связывания с одной молекулой UvrB. Гетеротример UvrA2B связывается с ДНК и с помощью 5′-3′-ДНК-геликазной активности перемещается вдоль ДНК в поисках повреждения. Такова предполагаемая картина узнавания эксцинуклеазой UvrAВС неспецифического повреждения в ДНК [ Hoeijmakers J., 1993 ]. Результатом узнавания повреждения этим комплексом явится внедрение субъединицы UvrB в ДНК, сопровождающееся конформационными изменениями ДНК в сайте внедрения ( изломы , локальная денатурация), диссоциация обеих субъединиц UvrА из комплекса и последующее связывание с ним молекул UvrD и UvrC. Гетеродимер UvrBC из состава нового комплекса делает два разрыва в поврежденной нити ДНК на расстоянии 8 н. с 5′-конца от повреждения и 5 н. с 3′-конца, катализируемых субъединицами UvrC и UvrB соответственно, что приводит к появлению 12-13-мерного олигонуклеотида,
вытесняемого из комплекса с помощью геликазы UvrD. Образующаяся при этом брешь заполняется ДНК-полимеразой I, синтезирующей ДНК по неповрежденной матрице, и сшивается ДНК-лигазой. Описанный процесс зависит от АТР. Действительно, АТР стимулирует димеризацию молекул UvrA, гидролиз АТР необходим для образования комплекса UvrA2B и проявления его геликазной активности, АТР необходим для формирования комплекса UvrB-ДНК и, наконец, для описанной выше бимодальной инцизии ДНК [ Friedberg E.C., Walker G.C., ea., 1991 ]. У E. coli транскрипционно-зависимую ветвь ЭРН (ТЭРН) осуществляет продукт гена mfd (mutation frequency decline). Этот ген был открыт за 35 лет до того, как его продукт признали фактором TRCF. Последний способствует диссоциации РНК-полимеразы от дефектной транскрибируемой нити ДНК, и связывается с субъединицей UvrA эксцинуклеазного комплекса. Иными словами, именно белок Mfd отыскивает повреждения на транскрибируемой нити и направляет ТЭРН на эту мишень.
Согласно недавним наблюдениям, два главных белка системы ДКНО — MutL и MutS — необходимы для ТЭРН [106 Melon I., Champl G.N., 1996106]. Причина такой взаимосвязи систем ДКНО и ТЭРН или заимствования белков MutL и MutS для выполнения сходных функций пока остается загадочной, хотя сам факт несомненен и нашел подтверждение также и для белков Msh2, Mlh1, Pms1 и Msh3 у S. cerevisiae [ Sweder K.S., ea, 1996 ].
Эксцизионная репарация нуклеотидов (ЭРН) у человека
Большому прогрессу в раскрытии механизма ЭРН у эукариот мы обязаны наследственному заболеванию человека — пигментной ксеродерме .
Изучение молекулярных основ этого заболевания выявили их сопряженность с дефектами системы ЭРН, результатом чего и явилось раскрытие генетического контроля ЭРН. Комплементационный анализ различных клеточных линий ХР определил 8 комплементационных групп (7 от XPA до XPG и одна «вариантная форма» XPV) [ Friedberg E.C., Walker G.C., ea., 1991 ]), а комплементационная
коррекция возможных мутантных линий клеток китайского хомячка, чувствительных к УФ-свету, способствовала выявлению дополнительных генов системы ЭРН. Последние получили название гены ERCC (excision repair cross-complimenting), и поэтому в названии генов и белков ЭРН используются обе аббревиатуры. Хотя детали процесса ЭРН у человека не ясны, так как не определена роль целого ряда генов, в первом приближении он выглядит так ( табл. 3 ) [ Lehmann A.R., 1995 , Lindahl T., ea, 1997 , Hoeijmakers J., 1993 ]. Белок ХРА в комплексе с онДНК-связующим белком RPA ( репликационным белком А ), транслоцируясь вдоль онДНК, опознает конформационнoе повреждениe. Взаимодействуя через другой участок белка ХРА с базальным фактором транскрипции TFIIH (две из субъединиц которого, белки ХРВ и ХРD , обладают геликазной активностью с противоположной ориентацией раскручивания днДНК), они образуют комплекс, который расплетает ДНК вокруг повреждения (в состав этого комплекса входит и белок ХРС
с неясными функциями). Через третий участок белка ХРА к комплексу примыкает гетеродимер ERCC1-XPF , который вносит однонитевой разрыв в ДНК с 5′-конца на расстоянии 16-25 н. от повреждения, тогда как белок XPG , входящий в комплекс белков эксцинуклеазы через взаимодействие с белком RPA, делает надрез с 3′-конца на расстоянии 2-9 н. (в разрезании принимает участие и белок ХРС , а белок ХРЕ активирует реакцию). В результате бимодальной инцизии участок ДНК размером около 29 н. высвобождается, а образующаяся брешь ресинтезируется с помощью ДНК-полимеразы епсилон или ДНК-полимеразы дельта , сопутствующего репликации фактора PCNА , репликационного фактора C-RFС и ДНК-лигазы I .
Представленная картина во многом основана на реконструировании процесса в открытой системе с участием 10 хорошо очищенных белков [ Wood R.D., 1994 ]. Как видно, эукариотическая система ЭРН лишь функционально подобна прокариотической. В ней задействовано значительно больше белков, число которых должно еще возрасти
за счет белков, осуществляющих разборку и сборку хроматина. Раскрытие природы ТЭРН у человека также связывают с пониманием молекулярного дефекта,приводящего к развитию двух мультисистемных генетических заболеваний — синдрома Кокейна (СS) и трихотиодистрофии ( ТТD ). При обоих заболеваниях соматические клетки больных оказались неспособны к ТЭРН. Классические случаи CS оказались связанными с повреждениями в двух генах, CSA и CSB, а редкие смешанные формы CS+XP (CS с дополнительными симптомами ХР), с повреждениями в генах ХРВ, ХРD и ХРG. При ТТD дефекты были обнаружены также в генах XPB и XPD и в новом пока не клонированном гене ТТDА, продукт которого является частью корового домена транскрипционного фактора TFIIH [ Lehmann A.R., 1995 , Lindahl T., ea, 1997 ].
Фактор TFIIH состоит из 6 субъединиц, две из которых — белки XPB и XPD. Связываясь с белками РНК-полимеразного комплекса, кор TFIIH принимает участие в инициировании транскрипции [ Buratowski S., 1994 ], a вкупе с белками репарационного
комплекса кор этого фактора участвует в ЭРН. Если допустить, что белки CSA и CSB способствуют превращению транскрипционного комплекса в репарационнный [ Lindahl T., ea, 1997 , Bregman D.B., 1996 ], то следствием повреждения этих белков может стать дефектность в ТЭРН. Таким образом, либо прямыми воздействиями на коровый домен фактора TFIIH (мутации в генах XPB, XPD и TTDA), либо косвенными (через гены CSA и CSB) можно модифицировать способность этого фактора к диссоциации из РНК- полимеразного комплекса для участия в ТЭРН. Что касается белка XPG, то он, подобно своему гомологу из S. cereivisiae — белку Rad2 [ Bregman D.B., 1996 ], способен взаимодействовать c TFIIH, что допускает возможность его воздействия на TFIIH для участия в ТЭРН. Таковы гипотетические объяснения взаимосвязи молекулярных дефектов при CS и ТTD с нарушениями ТЭРН, которые могут быть полезными для раскрытия механизма ТЭРН у эукариот. Связь же между молекулярными дефектами и клиническими проявлениями
рассматриваемых наследственных заболеваний пока не имеет даже упрощенных толкований [ Kolodner R., 1995 ].
Так случилось, что изучение молекулярных механизмов ЭРН и ТЭРН на клетках человека развивались параллельно, или даже опережая исследования на популярной эукариотической модели дрожжей S. cerevisiae. В табл. 3 представлены известные функциональные аналоги системы ЭРН у дрожжей. Несомненно, однако, что при исследовании детального механизма ЭРН именно эта модельная система будет играть ведущую роль. Например, немаловажной особенностью системы ЭРН у E. coli является ее связь с SOS-функциями клетки. Действительно, центральные гены системы ЭРН, uvrA и uvrB, находятся под контролем SOS-регулона [ Friedberg E.C., Walker G.C., ea., 1991 ]. Системы, подобной SOS, у эукариот пока не обнаружено. Однако целый ряд генов системы ЭРН у дрожжей, таких, как RAD2, RAD7, RAD23, CDC8 и CDC9, индуцируется при повреждении ДНК, а последние два гена дополнительно регулируются клеточным циклом [ Friedberg
E.C., Walker G.C., ea., 1991 ].
Природу этой индукции еще предстоит выяснить.

Один из механизмов Active Directory (AD), с которым могут быть связаны всевозможные затруднения, это репликация. Репликация – критически важный процесс в работе одного или более доменов или контроллеров домена (DC), и не важно, находятся они на одном сайте или на разных. Неполадки с репликацией могут привести к проблемам с аутентификацией и доступом к сетевым ресурсам. Обновления объектов AD реплицируются на контроллеры домена, чтобы все разделы были синхронизированы. В крупных компаниях использование большого количества доменов и сайтов – обычное дело. Репликация должна происходить внутри локального сайта, так же как дополнительные сайты должны сохранять данные домена и леса между всеми DC.

В этой статье речь пойдет о методах выявления проблем с репликацией в AD. Кроме того, я покажу, как находить и устранять неисправности и работать с четырьмя наиболее распространенными ошибками репликации AD:

  • Error 2146893022 (главное конечное имя неверно);
  • Error 1908 (не удалось найти контроллер домена);
  • Error 8606 (недостаточно атрибутов для создания объекта);
  • Error 8453 (доступ к репликации отвергнут).

Вы также узнаете, как анализировать метаданные репликации с помощью таких инструментов, как AD Replication Status Tool, встроенная утилита командной строки RepAdmin.exe и Windows PowerShell.

Для всестороннего рассмотрения я буду использовать лес Contoso, который показан на рисунке. В таблице 1 перечислены роли, IP-адреса и настройки DNS-клиента для компьютеров данного леса.

Архитектура леса
Рисунок. Архитектура леса

Роли системы и настройки

Для обнаружения неполадок с репликацией AD запустите AD Replication Status Tool на рабочей станции администратора в корневом домене леса. Например, вы открываете этот инструмент из системы Win8Client, а затем нажимаете кнопку Refresh Replication Status для уверенности в четкой коммуникации со всеми контроллерами домена. В таблице Discovery Missing Domain Controllers на странице Configuration/Scope Settings инструмента можно увидеть два недостающих контроллера домена, как показано на экране 1.

Два недостающих контроллера домена
Экран 1. Два недостающих контроллера домена

В таблице Replication Status Collection Details вы можете проследить статус репликации контроллеров домена, которые никуда не пропадали, как показано на экране 2.

Статус репликации контроллеров домена
Экран 2. Статус репликации контроллеров домена

Пройдя на страницу Replication Status Viewer, вы обнаружите некоторые ошибки в репликации. На экране 3 видно, что возникает немалое число ошибок репликации, возникающих в лесу Contoso. Из пяти контроллеров домена два не могут видеть другие DC, а это означает, что репликация не будет происходить на контроллерах домена, которые не видны. Таким образом, пользователи, подключающиеся к дочерним DC, не будут иметь доступ к самой последней информации, что может привести к проблемам.

Ошибки репликации, возникающие в лесу Contoso
Экран 3. Ошибки репликации, возникающие в лесу Contoso

Поскольку ошибки репликации все же возникают, полезно задействовать утилиту командной строки RepAdmin.exe, которая помогает получить отчет о состоянии репликации по всему лесу. Чтобы создать файл, запустите следующую команду из Cmd.exe:

Repadmin /showrel * /csv > ShowRepl.csv

Проблема с двумя DC осталась, соответственно вы увидите два вхождения LDAP error 81 (Server Down) Win32 Err 58 на экране, когда будет выполняться команда. Мы разберемся с этими ошибками чуть позже. А теперь откройте ShowRepl.csv в Excel и выполните следующие шаги:

  1. Из меню Home щелкните Format as table и выберите один из стилей.
  2. Удерживая нажатой клавишу Ctrl, щелкните столбцы A (Showrepl_COLUMNS) и G (Transport Type). Правой кнопкой мыши щелкните в этих столбцах и выберите Hide.
  3. Уменьшите ширину остальных столбцов так, чтобы был виден столбец K (Last Failure Status).
  4. Для столбца I (Last Failure Time) нажмите стрелку вниз и отмените выбор 0.
  5. Посмотрите на дату в столбце J (Last Success Time). Это последнее время успешной репликации.
  6. Посмотрите на ошибки в столбце K (Last Failure Status). Вы увидите те же ошибки, что и в AD Replication Status Tool.

Таким же образом вы можете запустить средство RepAdmin.exe из PowerShell. Для этого сделайте следующее:

1. Перейдите к приглашению PowerShell и введите команду

Repadmin /showrepl * /csv | ConvertFrom-Csv | Out-GridView

2. В появившейся сетке выберите Add Criteria, затем Last Failure Status и нажмите Add.

3. Выберите подчеркнутое слово голубого цвета contains в фильтре и укажите does not equal.

4. Как показано на экране 4, введите 0 в поле, так, чтобы отфильтровывалось все со значением 0 (успех) и отображались только ошибки.

Задание фильтра
Экран 4. Задание фильтра

Теперь, когда вы знаете, как проверять статус репликации и обнаруживать ошибки, давайте посмотрим, как выявлять и устранять четыре наиболее распространенные неисправности.

Исправление ошибки AD Replication Error -2146893022

Итак, начнем с устранения ошибки -2146893022, возникающей между DC2 и DC1. Из DC1 запустите команду Repadmin для проверки статуса репликации DC2:

Repadmin /showrepl dc2

На экране 5 показаны результаты, свидетельствующие о том, что репликация перестала выполняться, поскольку возникла проблема с DC2: целевое основное имя неверно. Тем не менее, описание ошибки может указать ложный путь, поэтому приготовьтесь копать глубже.

Проблема с DC2 - целевое основное имя неверно
Экран 5. Проблема с DC2 — целевое основное имя неверно

Во-первых, следует определить, есть ли базовое подключение LDAP между системами. Для этого запустите следующую команду из DC2:

Repadmin /bind DC1

На экране 5 видно, что вы получаете сообщение об ошибке LDAP. Далее попробуйте инициировать репликацию AD с DC2 на DC1:

Repadmin /replicate dc2 dc1 «dc=root,dc=contoso,dc=com»

И на этот раз отображается та же ошибка с главным именем, как показано на экране 5. Если открыть окно Event Viewer на DC2, вы увидите событие с Event ID 4 (см. экран 6).

Сообщение о событии с Event ID 4
Экран 6. Сообщение о событии с Event ID 4

Выделенный текст в событии указывает на причину ошибки. Это означает, что пароль учетной записи компьютера DC1 отличается от пароля, который хранится в AD для DC1 в Центре распределения ключей – Key Distribution Center (KDC), который в данном случае запущен на DC2. Значит, следующая наша задача – определить, соответствует ли пароль учетной записи компьютера DC1 тому, что хранится на DC2. В командной строке на DC1 введите две команды:

Repadmin /showobjmeta dc1 «cn=dc1,ou=domain controllers,

dc=root,dc=contoso,dc=com» > dc1objmeta1.txt
Repadmin /showobjmeta dc2 «cn=dc1,ou=domain controllers,

dc=root,dc=contoso,dc=com» > dc1objmeta2.txt

Далее откройте файлы dc1objmeta1.txt и dc1objmeta2.txt, которые были созданы, и посмотрите на различия версий для dBCSPwd, UnicodePWD, NtPwdHistory, PwdLastSet и lmPwdHistory. В нашем случае файл dc1objmeta1.txt показывает версию 19, тогда как версия в файле dc1objmeta2.txt – 11. Таким образом, сравнивая эти два файла, мы видим, что DC2 содержит информацию о старом пароле для DC1. Операция Kerberos не удалась, потому что DC1 не смог расшифровать билет службы, представленный DC2.

KDC, запущенный на DC2, не может быть использован для Kerberos вместе с DC1, так как DC2 содержит информацию о старом пароле. Чтобы решить эту проблему, вы должны заставить DC2 использовать KDC на DC1, чтобы завершить репликацию. Для этого вам, в первую очередь, необходимо остановить службу KDC на DC2:

Net stop kdc

Теперь требуется начать репликацию корневого раздела Root:

Repadmin /replicate dc2 dc1 «dc=root,dc=contoso,dc=com»

Следующим вашим шагом будет запуск двух команд Repadmin /showobjmeta снова, чтобы убедиться в том, что версии совпадают. Если все хорошо, вы можете перезапустить службу KDC:

Net start kdc

Обнаружение и устранение ошибки AD Replication Error 1908

Теперь, когда мы устранили ошибку -2146893022, давайте перейдем к ошибке репликации AD 1908, где DC1, DC2 и TRDC1 так и не удалось выполнить репликацию из ChildDC1. Решить проблему можно следующим образом. Используйте Nltest.exe для создания файла Netlogon.log, чтобы выявить причину ошибки 1908. Прежде всего, включите расширенную регистрацию на DC1, запустив команду:

Nltest /dbflag:2080fff

Теперь, когда расширенная регистрация включена, запустите репликацию между DC – так все ошибки будут зарегистрированы. Этот шаг поможет запустить три команды для воспроизведения ошибок. Итак, во-первых, запустите следующую команду на DC1:

Repadmin /replicate dc1 childdc1 dc=child,dc=root,
dc=contoso,dc=com

Результат, показанный на экране 7, говорит о том, что репликация не состоялась, потому что DC домена не может быть найден.

Репликация не состоялась, потому что DC домена не может быть найден
Экран 7. Репликация не состоялась, потому что DC домена не может быть найден

Во-вторых, из DC1 попробуйте определить местоположение KDC в домене child.root.contoso.com с помощью команды:

Nltest /dsgetdc:child /kdc

Результаты на экране 7 свидетельствуют, что такого домена нет. В-третьих, поскольку вы не можете найти KDC, попытайтесь установить связь с любым DC в дочернем домене, используя команду:

Nltest /dsgetdc:child

В очередной раз результаты говорят о том, что нет такого домена, как показано на экране 7.

Теперь, когда вы воспроизвели все ошибки, просмотрите файл Netlogon.log, созданный в папке C:Windowsdebug. Откройте его в «Блокноте» и найдите запись, которая начинается с DSGetDcName function called. Обратите внимание, что записей с таким вызовом будет несколько. Вам нужно найти запись, имеющую те же параметры, что вы указали в команде Nltest (Dom:child и Flags:KDC). Запись, которую вы ищете, будет выглядеть так:

DSGetDcName function called: client PID=2176,
Dom:child Acct:(null) Flags:KDC

Вы должны просмотреть начальную запись, равно как и последующие, в этом потоке. В таблице 2 представлен пример потока 3372. Из этой таблицы следует, что поиск DNS записи KDC SRV в дочернем домене был неудачным. Ошибка 1355 указывает, что заданный домен либо не существует, либо к нему невозможно подключиться.

Пример потока 3372

Поскольку вы пытаетесь подключиться к Child.root.contoso.com, следующий ваш шаг – выполнить для него команду ping из DC1. Скорее всего, вы получите сообщение о том, что хост не найден. Информация из файла Netlogon.log и ping-тест указывают на возможные проблемы в делегировании DNS. Свои подозрения вы можете проверить, сделав тест делегирования DNS. Для этого выполните следующую команду на DC1:

Dcdiag /test:dns /dnsdelegation > Dnstest.txt

На экране 8 показан пример файла Dnstest.txt. Как вы можете заметить, это проблема DNS. Считается, что IP-адрес 192.168.10.1 – адрес для DC1.

Пример файла Dnstest.txt
Экран 8. Пример файла Dnstest.txt

Чтобы устранить проблему DNS, сделайте следующее:

1. На DC1 откройте консоль управления DNS.

2. Разверните Forward Lookup Zones, разверните root.contoso.com и выберите child.

3. Щелкните правой кнопкой мыши (как в родительской папке) на записи Name Server и выберите пункт Properties.

4. Выберите lamedc1.child.contoso.com и нажмите кнопку Remove.

5. Выберите Add, чтобы можно было добавить дочерний домен сервера DNS в настройки делегирования.

6. В окне Server fully qualified domain name (FQDN) введите правильный сервер childdc1.child.root.contoso.com.

7. В окне IP Addresses of this NS record введите правильный IP-адрес 192.168.10.11.

8. Дважды нажмите кнопку OK.

9. Выберите Yes в диалоговом окне, где спрашивается, хотите ли вы удалить связующую запись (glue record) lamedc1.child.contoso.com [192.168.10.1]. Glue record – это запись DNS для полномочного сервера доменных имен для делегированной зоны.

10. Используйте Nltest.exe для проверки, что вы можете найти KDC в дочернем домене. Примените опцию /force, чтобы кэш Netlogon не использовался:

Nltest /dsgetdc:child /kdc /force

11. Протестируйте репликацию AD из ChildDC1 на DC1 и DC2. Это можно сделать двумя способами. Один из них – выполнить команду

Repadmin /replicate dc1 childdc1 «dc=child,dc=root,
dc=contoso,dc=com»

Другой подход заключается в использовании оснастки Active Directory Sites и Services консоли Microsoft Management Console (MMC), в этом случае правой кнопкой мыши щелкните DC и выберите Replicate Now, как показано на экране 9. Вам нужно это сделать для DC1, DC2 и TRDC1.

Использование оснастки Active Directory Sites и?Services
Экран 9. Использование оснастки Active Directory Sites и?Services

После этого вы увидите диалоговое окно, как показано на экране 10. Не учитывайте его, нажмите OK. Я вкратце расскажу об этой ошибке.

Ошибка при репликации
Экран 10. Ошибка при репликации

Когда все шаги выполнены, вернитесь к AD Replication Status Tool и обновите статус репликации на уровне леса. Ошибки 1908 больше быть не должно. Ошибка, которую вы видите, это ошибка 8606 (недостаточно атрибутов для создания объекта), как отмечалось на экране 10. Это следующая трудность, которую нужно преодолеть.

Устранение ошибки AD Replication Error 8606

Устаревший объект (lingering object) – это объект, который присутствует на DC, но был удален на одном или нескольких других DC. Ошибка репликации AD 8606 и ошибка 1988 в событиях Directory Service – хорошие индикаторы устаревших объектов. Важно учитывать, что можно успешно завершить репликацию AD и не регистрировать ошибку с DC, содержащего устаревшие объекты, поскольку репликация основана на изменениях. Если объекты не изменяются, то реплицировать их не нужно. По этой причине, выполняя очистку устаревших объектов, вы допускаете, что они есть у всех DC (а не только DCs logging errors).

Чтобы устранить проблему, в первую очередь убедитесь в наличии ошибки, выполнив следующую команду Repadmin на DC1:

Repadmin /replicate dc1 dc2 «dc=root,dc=contoso,dc=com»

Вы увидите сообщение об ошибке, как показано на экране 11. Кроме того, вы увидите событие с кодом в Event Viewer DC1 (см. экран 12). Обратите внимание, что событие с кодом 1988 только дает отчет о первом устаревшем объекте, который вам вдруг встретился. Обычно таких объектов много.

Ошибка из-за наличия устаревшего объекта
Экран 11. Ошибка из-за наличия устаревшего объекта
Событие с кодом 1988
Экран 12. Событие с кодом 1988

Вы должны скопировать три пункта из информации об ошибке 1988 в событиях: идентификатор globally unique identifier (GUID) устаревшего объекта, сервер-источник (source DC), а также уникальное, или различающееся, имя раздела – distinguished name (DN). Эта информация позволит определить, какой DC имеет данный объект.

Прежде всего, используйте GUID объекта (в данном случае 5ca6ebca-d34c-4f60-b79c-e8bd5af127d8) в следующей команде Repadmin, которая отправляет результаты в файл Objects.txt:

Repadmin /showobjmeta * «e8bd5af127d8>» > Objects.txt

Если вы откроете файл Objects.txt, то увидите, что любой DC, который возвращает метаданные репликации для данного объекта, содержит один или более устаревших объектов. DC, не имеющие копии этого объекта, сообщают статус 8439 (уникальное имя distinguished name, указанное для этой операции репликации, недействительно).

Затем вам нужно, используя GUID объект Directory System Agent (DSA) DC1, идентифицировать все устаревшие объекты в разделе Root на DC2. DSA предоставляет доступ к физическому хранилищу информации каталога, находящейся на жестком диске. В AD DSA – часть процесса Local Security Authority. Для этого выполните команду:

Repadmin /showrepl DC1 > Showrepl.txt

В Showrepl.txt GUID объект DSA DC1 появляется вверху файла и выглядит следующим образом:

DSA object GUID: 70ff33ce-2f41-4bf4-b7ca-7fa71d4ca13e

Ориентируясь на эту информацию, вы можете применить следующую команду, чтобы удостовериться в существовании устаревших объектов на DC2, сравнив его копию раздела Root с разделом Root DC1.

Repadmin /removelingeringobjects DC2 70ff33ce-2f41-4bf4-
b7ca-7fa71d4ca13e «dc=root,dc=contoso,dc=com»
/Advisory_mode

Далее вы можете просмотреть журнал регистрации событий Directory Service на DC2, чтобы узнать, есть ли еще какие-нибудь устаревшие объекты. Если да, то о каждом будет сообщаться в записи события 1946. Общее число устаревших объектов для проверенного раздела будет отмечено в записи события 1942.

Вы можете удалить устаревшие объекты несколькими способами. Предпочтительно использовать ReplDiag.exe. В качестве альтернативы вы можете выбрать RepAdmin.exe.

Используем ReplDiag.exe. С вашей рабочей станции администратора в корневом домене леса, а в нашем случае это Win8Client, вы должны выполнить следующие команды:

Repldiag /removelingeringobjects
Repadmin /replicate dc1 dc2 «dc=root,dc=contoso,dc=com»

Первая команда удаляет объекты. Вторая команда служит для проверки успешного завершения репликации (иными словами, ошибка 8606 больше не регистрируется). Возвращая команды Repadmin /showobjmeta, вы можете убедиться в том, что объект был удален из всех, что объект был удален DC. Если у вас есть контроллер только для чтения read-only domain controller (RODC) и он содержал данный устаревший объект, вы заметите, что он все еще там находится. Дело в том, что текущая версия ReplDiag.exe не удаляет объекты из RODC. Для очистки RODC (в нашем случае, ChildDC2) выполните команду:

Repadmin /removelingeringobjects childdc2.child.root.
contoso.com 70ff33ce-2f41-4bf4-b7ca-7fa71d4ca13e
«dc=root,dc=contoso,dc=com» /Advisory_mode

После этого просмотрите журнал событий Directory Service на ChildDC2 и найдите событие с кодом 1939. На экране 13 вы видите уведомление о том, что устаревшие объекты были удалены.

Сообщение об удалении устаревших объектов
Экран 13. Сообщение об удалении устаревших объектов

Используем RepAdmin.exe. Другой способ, позволяющий удалить устаревшие объекты – прибегнуть к помощи RepAdmin.exe. Сначала вы должны удалить устаревшие объекты главных контроллеров домена (reference DC) с помощью кода, который видите в листинге 1. После этого необходимо удалить устаревшие объекты из всех остальных контроллеров домена (устаревшие объекты могут быть показаны или на них могут обнаружиться ссылки на нескольких контроллерах домена, поэтому убедитесь, что вы удалили их все). Необходимые для этой цели команды приведены в листинге 2.

Как видите, использовать ReplDiag.exe гораздо проще, чем RepAdmin.exe, поскольку вводить команд вам придется намного меньше. Ведь чем больше команд, тем больше шансов сделать опечатку, пропустить команду или допустить ошибку в командной строке.

Устранение ошибки AD Replication Error 8453

Предыдущие ошибки репликации AD были связаны с невозможностью найти другие контроллеры домена. Ошибка репликации AD с кодом состояния 8453 возникает, когда контроллер домена видит другие DC, но не может установить с ними связи репликации.

Например, предположим, что ChildDC2 (RODC) в дочернем домене не уведомляет о себе как о сервере глобального каталога – Global Catalog (GC). Для получения статуса ChildDC2 запустите следующие команды на ChildDC2:

Repadmin /showrepl childdc2 > Repl.txt

Данная команда отправляет результаты Repl.txt. Если вы откроете этот текстовый файл, то увидите вверху следующее:

BoulderChildDC2
DSA Options: IS_GC DISABLE_OUTBOUND_REPL IS_RODC
WARNING: Not advertising as a global catalog

Если вы внимательно посмотрите на раздел Inbound Neighbors, то увидите, что раздел DC=treeroot,DC=fabrikam,DC=com отсутствует, потому что он не реплицируется. Взгляните на кнопку файла – вы увидите ошибку:

Source: BoulderTRDC1
******* 1 CONSECTUTIVE FAILURES since 2014-01-12 11:24:30
Last error: 8453 (0x2105):
Replication access was denied
Naming Context: DC=treeroot,DC=fabrikam,DC=com

Эта ошибка означает, что ChildDC2 не может добавить связь репликации (replication link) для раздела Treeroot. Как показано на экране 14, данная ошибка также записывается в журнал регистрации событий Directory Services на ChildDC2 как событие с кодом 1926.

Отсутствие связи репликации
Экран 14. Отсутствие связи репликации

Здесь вам нужно проверить, нет ли проблем, связанных с безопасностью. Для этого используйте DCDiag.exe:

Dcdiag /test:checksecurityerror

На экране 15 показан фрагмент вывода DCDiag.exe.

Фрагмент вывода DCDiag.exe
Экран 15. Фрагмент вывода DCDiag.exe

Как видите, вы получаете ошибку 8453, потому что группа безопасности Enterprise Read-Only Domain Controllers не имеет разрешения Replicating Directory Changes.

Чтобы решить проблему, вам нужно добавить отсутствующую запись контроля доступа – missing access control entry (ACE) в раздел Treeroot. В этом вам помогут следующие шаги:

1. На TRDC1 откройте оснастку ADSI Edit.

2. Правой кнопкой мыши щелкните DC=treeroot,DC=fabrikam,DC=com и выберите Properties.

3. Выберите вкладку Security.

4. Посмотрите разрешения на этот раздел. Отметьте, что нет записей для группы безопасности Enterprise Read-Only Domain Controllers.

5. Нажмите Add.

6. В окне Enter the object names to select наберите ROOTEnterprise Read-Only Domain Controllers.

7. Нажмите кнопку Check Names, затем выберите OK, если указатель объектов (object picker) разрешает имя.

8. В диалоговом окне Permissions для Enterprise Read-Only Domain Controllers снимите флажки Allow для следующих разрешений

*Read

*Read domain password & lockout policies («Чтение политики блокировки и пароля домена»)

*Read Other domain parameters

9. Выберите флажок Allow для разрешения Replicating Directory Changes, как показано на экране 16. Нажмите OK.

10. Вручную запустите Knowledge Consistency Checker (KCC), чтобы немедленно сделать перерасчет топологии входящей репликации на ChildDC2, выполнив команду

Repadmin /kcc childdc2
Включение разрешения Replicating Directory Change
Экран 16. Включение разрешения Replicating Directory Change

Данная команда заставляет KCC на каждом целевом сервере DC незамедлительно делать перерасчет топологии входящей репликации, добавляя снова раздел Treeroot.

Состояние репликации критически важно

Репликация во всех отношениях в лесу AD имеет решающее значение. Следует регулярно проводить ее диагностику, чтобы изменения были видны всем контроллерам домена, иначе могут возникать различные проблемы, в том числе связанные с аутентификацией. Проблемы репликации нельзя обнаружить сразу. Поэтому если вы пренебрегаете мониторингом репликации (в крайнем случае, периодически делайте проверку), то рискуете столкнуться с трудностями в самый неподходящий момент. Моей задачей было показать вам, как проверять статус репликации, обнаруживать ошибки и в то же время как справиться с четырьмя типичными проблемами репликации AD.

Листинг 1. Команды для удаления устаревших объектов из Reference DC

REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела Configuration.
Repadmin /removelingeringobjects childdc1.child.root.
contoso.com 70ff33ce-2f41-4bf4-b7ca-7fa71d4ca13e
«cn=configuration,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects childdc1.child.root.
contoso.com 3fe45b7f-e6b1-42b1-bcf4-2561c38cc3a6
«cn=configuration,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects childdc1.child.root.
contoso.com 0b457f73-96a4-429b-ba81-1a3e0f51c848
«cn=configuration,dc=root,dc=contoso,dc=com»
REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела ForestDNSZones.
Repadmin /removelingeringobjects childdc1.child.root.
contoso.com 70ff33ce-2f41-4bf4-b7ca-7fa71d4ca13e
«dc=forestdnszones,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects childdc1.child.root.
contoso.com 3fe45b7f-e6b1-42b1-bcf4-2561c38cc3a6
«dc=forestdnszones,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects childdc1.child.
root.contoso.com 0b457f73-96a4-429b-ba81-
1a3e0f51c848 «dc=forestdnszones,dc=root,
dc=contoso,dc=com»
REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела домена Root.
Repadmin /removelingeringobjects dc1.root.
contoso.com 3fe45b7f-e6b1-42b1-bcf4-2561c38cc3a6
«dc=root,dc=contoso,dc=com»
REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела DomainDNSZones.
Repadmin /removelingeringobjects dc1.root.
contoso.com 3fe45b7f-e6b1-42b1-bcf4-2561c38cc3a6
«dc=root,dc=contoso,dc=com»

Листинг 2. Команды для удаления устаревших объектов из остальных DC

REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела Configuration.
Repadmin /removelingeringobjects dc1.root.
contoso.com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«cn=configuration,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects dc2.root.
contoso.com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«cn=configuration,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects childdc2.child.root.
contoso.com 0b457f73-96a4-429b-ba81-1a3e0f51c848
«cn=configuration,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects trdc1.treeroot.
fabrikam.com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«cn=configuration,dc=root,dc=contoso,dc=com»
REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела ForestDNSZones.
Repadmin /removelingeringobjects dc1.root.contoso.
com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«dc=forestdnszones,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects dc2.root.contoso.
com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«dc=forestdnszones,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects childdc2.child.root.
contoso.com 0b457f73-96a4-429b-ba81-1a3e0f51c848
«dc=forestdnszones,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects trdc1.treeroot.
fabrikam.com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«dc=forestdnszones,dc=root,dc=contoso,dc=com»
REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела DomainDNSZones–Root.
Repadmin /removelingeringobjects dc2.child.root.
contoso.com 70ff33ce-2f41-4bf4-b7ca-7fa71d4ca13e
«dc=domaindnszones,dc=root,dc=contoso,dc=com»
REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела домена Child.
Repadmin /removelingeringobjects dc1.root.contoso.
com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«dc=child,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects dc2.root.contoso.
com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«dc=child,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects childdc2.child.root.
contoso.com 0b457f73-96a4-429b-ba81-1a3e0f51c848
«dc=child,dc=root,dc=contoso,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects trdc1.treeroot.
fabrikam.com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«dc=child,dc=root,dc=contoso,dc=com»
REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела DomainDNSZones-Child.
Repadmin /removelingeringobjects childdc2.child.root.
contoso.com 0c559ee4-0adc-42a7-8668-e34480f9e604
«dc=domaindnszones,dc=child,dc=root,dc=contoso,dc=com»
REM Команды для удаления устаревших объектов
REM из раздела домена TreeRoot.
Repadmin /removelingeringobjects childdc1.child.root.
contoso.com 0b457f73-96a4-429b-ba81-1a3e0f51c848
«dc=treeroot,dc=fabrikam,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects childdc2.child.root.
contoso.com 0b457f73-96a4-429b-ba81-1a3e0f51c848
«dc=treeroot,dc=fabrikam,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects dc1.root.contoso.com
0b457f73-96a4-429b-ba81-1a3e0f51c848
«dc=treeroot,dc=fabrikam,dc=com»
Repadmin /removelingeringobjects dc2.root.contoso.com
0b457f73-96a4-429b-ba81-1a3e0f51c848
«dc=treeroot,dc=fabrikam,dc=com»

Макеты страниц

Было установлено, что частота ошибок при репликации ДНК Е. coli не превышает 1 на нуклеотидов. Поскольку хромосома Е. coli содержит приблизительно пар оснований, на 10000 клеток, претерпевших один цикл деления, встраивается всего один неправильный нуклеотид.

Долгое время считалось, что столь высокая степень точности воспроизведения генетической информации целиком определяется точностью уотсон-криковского спаривания между матричной и новообразованной (дочерней) цепями, однако в результате последующего анализа выяснилось, что если бы точность репликации зависела исключительно от правильности спаривания оснований, то частота ошибок была бы значительно выше — приблизительно 1 на 104-105 остатков. Следовательно, чтобы объяснить такую низкую частоту ошибок при репликации in vivo, необходимо предположить участие в процессе репликации еще какого-то одного или нескольких факторов.

Более детальное изучение свойств высокоочищенных ДНК-полимераз позволило получить по крайней мере частичный ответ на вопрос о природе этих факторов. Напомним, что ДНК-полимеразы I и III обладают тремя различными ферментативными активностями. Мы уже видели, как фермент функционирует в качестве полимеразы, а также как он может удалять нуклеотидные остатки с 5-конца фрагмента ДНК. Однако 3-экзонуклеазная активность ДНК-полимераз I и III очень озадачивала исследователей, ибо она означала, что эти ферменты способны «пятиться», отщепляя З-концевые нуклеотиды в направлении, противоположном тому, в котором они действуют как полимеразы. З-экзону-клеазная активность ДНК-полимераз I и III — это средство проверки новосинтезированной цепи ДНК и исправления ошибок, сделанных ферментом при его работе в качестве полимеразы. Если ДНК-полимераза встраивает неправильный нуклеотид, то фермент сам может распознать неспособность этого нуклеотида образовать правильную пару с соответствующим нуклеотидом матрицы (рис. 28-15). В этом случае фермент возвращается назад и отщепляет неправильный нуклеотид с З-конца цепи, после чего полимераза продолжает присоединять правильные нуклеотиды, т.е. возобновляет свое обычное продвижение в направлении

Рис. 28-15. Исправление ошибок с помощью 3-зкзонуклеазной активности ДНК-полимеразы.

Таким образом, по мере перемещения репликативной вилки вдоль матрицы осуществляется проверка каждого встроенного нуклеотида. Корректирующее действие ДНК-полимеразы очень эффективно; благодаря ему точность репликации повышается как минимум в 104 раз. Суммарная ошибка возникает в результате ошибок, допускаемых ферментом в ходе полимеризации и в процессе исправления их при корректировке; она не превышает одной ошибки на нуклеотидных остатков.

Очень важно отметить, что процесс репликации протекает со значительно более высокой степенью точности, чем процессы транскрипции и трансляции. Частые ошибки в репликации подвергли бы большому риску сохранность видов и их жизнеспособность.

Ошибки же в транскрипции и трансляции гораздо менее опасны, поскольку они влияют на образование РНК или белка только в одной клетке и не изменяют всю последующую родословную вида. Корректировка с помощью ДНК-полимеразы — это, вероятно, лишь один из путей, обеспечивающих высокую точность репликации. Возможно, исключительно сложная организация репликативного процесса и участие в нем множества белков необходимы для достижения именно этой цели. Интересно, что некоторые эукариотические ДНК-полимеразы не осуществляют корректировку. По-видимому, эукариоты обеспечивают точность и надежность процесса репликации с помощью каких-то других средств.

    Исправление ошибок. ДНК-полимеразы могут выявлять и исправлять ошибки, тогда как РНК-полимеразы такой способностью, по-видимому, не обладают. Поскольку ошибка даже в одном основании как при репликации, так и при транскрипции может привести к ошибке в синтезе белка, можете ли вы дать биологическое объяснение этому поразительному различию  [c.925]

    З-Ю п. н. Оказывается, у всех организмов точность работы репликативной машины (включающей не только ДНК-полимеразы, но и другие белки см. ниже) как раз такова, чтобы обеспечить безошибочное воспроизведение всего генома или допустить лишь малое число ошибок. Так, у бактерий ошибки синтеза ДНК происходят не чаще чем один раз на много миллионов нуклеотидов. Молекулярные взаимодействия, на которых основаны ферментативные реакции, в частности синтез ДНК, не могут быть абсолютно надежными, кроме того, точность процесса связана с его скоростью. Для того чтобы обеспечить высокую точность наряду с высокой скоростью репликации, природе пришлось прибегнуть к специальным механизмам, один из которых — механизм коррекции. [c.47]

    Смещение в комплементарности пар, или ошибка репликации может происходить по другой схеме [c.219]

    Нормальное размножение клеток требует высокой точности копирования ДНК-матрицы. Генетический материал живых организмов имеет огромные размеры. Даже у бактерий ДНК-полимераза должна практически безошибочно скопировать молекулу ДНК длиной около 3-10 п. н. Оказывается, у всех организмов точность работы репликативной машины (включаюш.ей не только ДНК-полимеразы, но и другие белки см. ниже) как раз такова, чтобы обеспечить безошибочное воспроизведение всего генома или допустить лишь малое число ошибок. Так, у бактерий ошибки синтеза ДНК происходят не чаще чем один раз на много миллионов нуклеотидов. Молекулярные взаимодействия, на которых основаны ферментативные реакции, в частности синтез ДНК, не могут быть абсолютно надежными, кроме того, точность процесса связана с его скоростью. Для того чтобы обеспечить высокую точность наряду с высокой скоростью репликации, природе пришлось прибегнуть к специальным механизмам, один из которых — механизм коррекции. [c.47]

    Очень важно отметить, что процесс репликации протекает со значительно более высокой степенью точности, чем процессы транскрипции и трансляции. Частые ошибки в репликации подвергли бы большому риску сохранность видов [c.908]

    ДНК-полимеразы проверяют комплементарность каждого нуклеотида матрице дважды один раз перед включением его в состав растущей цепи и второй раз перед тем, как включить следующий нуклеотид. Очередная фосфодиэфирная связь образуется лишь в том случае, если последний (З -концевой) нуклеотид затравки комплементарен матрице. Если же на предыдущей стадии полимеризации произошла ошибка (например, из-за того, что нуклеотид в момент полимеризации находился в необычной таутомерной форме), то репликация останавливается до тех пор, пока неправильный нуклеотид не будет удален. Некоторые ДНК-полимеразы обладают не только полимеризующей, но и 3 -экзонуклеазной активностью, «Которая отщепляет не спаренный с матрицей нуклеотид затравки. После чего полимеризация восстанавливается, от механизм, коррекция, заметно увеличивает точность работы ДНК-полимераз. Мутации, нарушающие З -экзонуклеазную активность ДНК-полимеразы, существенно повышают частоту возникновения прочих мутаций. Напротив, мутации, приводящие к усилению экзонуклеазной актив- ности относительно полимеризующей, снижают темп мутирования Генетического материала. [c.47]

    Спонтанные генные мутации определяются ошибками при репликации ДНК, возникающими вследствие теплового движе-иия атомов и молекул. Очевидно, что ошибки транскрипции и трансляции не наследуются. [c.283]

    Процесс транскрипции находится в клетке под строгим контролем, поэтому имеет место как неодинаковое транскрибирование во времени разных участков ДНК (генов), так и неодинаковая скорость, с которой гены могут транскрибироваться. В результате количество молекул иРНК в клетке, комплементарных разным генам, сильно различается. Хотя в целом механизмы синтеза ДНК и РНК сходны, процесс транскрипции не обладает той степенью точности, которая характерна для репликации ДНК. Однако поскольку иРНК не способна к самовоспроизведению, возникающие при ее синтезе ошибки в последующих клеточных генерациях не воспроизводятся и, следовательно, не могут наследоваться. [c.142]

    Если ошибка синтеза не устраняется системами репарации, то неизбежна деформация дуплекса и искажение генетической программы. Такие сохраняющиеся при репликации изменения ДНК носят название мутации. Они могут быть спонтанными и индуцированными. Частота спонтанных мутаций невелика и составляет всего 10 —10 на клетку. В основном имеют место мутации, обусловленные действием внешних факторов физических (радиация), биологических (вирусы) и чужеродных химических веществ на генетический аппарат клеток. Наиболее многочисленными и опасными являются мутагены окружающей среды. Загрязнение воды и воздуха различными химическими отходами промышленных предприятий, химическими средствами защиты растений отрицательно сказывается на генетической программе всех живых организмов. В последние годы установлено, что ряд пищевых красителей, стабилизаторов и вкусовых добавок обладает выраженной мутагенной активностью, что привело к значительному ужесточению требований, связанных с применением химических веществ в пищевой промышленности. Многие лекарственные вещества также воздействуют на генетический аппарат клеток и должны подвергаться специальным генетическим испытаниям. [c.455]

    Химическое изменение оснований. Некоторые мутагенные вещества действуют путем химического изменения содержащихся в ДНК оснований, что приводит к ошибкам репликации. Вполне понятное изменение вызывает нитрит. Азотистая кислота дезаминирует аденин, гуанин или цитозин без разрыва или каких-либо других изменений полинуклеотидной цепи. В результате замещения аминогруппы гидроксильной группой аденин превращается в гипоксантин и спаривается с цитозином вместо тимина, что приводит к мутации АТ СС. Если цитозин дезаминируется в урацил, то он спаривается с аденином вместо гуанина, и это ведет к мутации СС -АТ. Будучи превращен в ксантин, гуанин по-прежнему спаривается с цитозином, т. е. дезаминирование С не вызывает мутации. Гидроксиламин вступает в реакцию главным образом с цитозином и изменяет его так, что тот спаривается с аденином значит, он тоже вызывает мутации СС ТА. [c.444]

    Из уровня спонтанных мутаций у бактерий в расчете на одно поколение рассчитано, что вероятность одной репликационной ошибки при синтезе ДНК составляет порядка 10 . Эту величину можно рассматривать как отношение скоростей реакций правильной репликации [c.194]

    ВЫВОД, ЧТО, по-видимому, код действительно является триплет-ным, причем кодирование начинается от определенной точки нуклеиновой кислоты. При этом большая часть трехбуквенных комбинаций соответствует определенным аминокислотам и лишь небольшая часть триплетов относится к бессмысленным. Число триплетов равно 4-4-4 = 64, т. е. значительно больше числа аминокислот. Некоторые из них, по-видимому, кодируют одну и ту же аминокислоту, т. е. код является вырожденным. Этот вывод согласуется с обнаружением в настоящее время двух и более типов растворимых РНК, специфичных к одной и той же аминокислоте. Вырожденность генетического кода может способствовать выживанию организма. Действительно, в случае невырожденного кода ошибка при репликации ДНК или при транскрипции должна скорее приводить к появлению бессмысленного триплета, чем в случае вырожденного кода. Следовательно, при невырожденном коде ошибки чаще вызывали бы прекращение синтеза соответствующего белка или образование незаконченных белковых цепей. Напротив, в случае вырожденного кода ошибки должны чаще приводить просто к замене одной аминокислоты на другую, что, как правило, не имеет серьезных последствий. [c.376]

    Как в прокариотических, так и в эукариотических клетках содержатся ферментные системы, способные исправлять ошибки репликации и различные формы повреждения ДНК, вызываемые гидро- [c.990]

    Г. Е. Фрадкин. После обработки фаговой популяции гидроксиламино.м последний при помощи диализа удалялся из вирусной суспензии. Следовательно, во время облучения гидроксиламин в среде отсутствовал. Предварительная модификация цитозиновых остатков в ДНК фага лямбда, вызываемая гидроксиламином (предположительно образование 4—5-дигидро-4-гидро-ксиламиноцитозина), действительно повышает радиочувствительность фаговой популяции в условиях преобладания непрямого эффекта излучения. Мы полагаем, что механизм повышения радиочувствительности сводится к нарушению специфического процесса комплементарного спаривания азотистых оснований во время репликации фаговой ДНК внутри клетки. В последних рабо тах Брауна, Филипса с соавторами химическими методами установлено, что цитозин, предварительно обработанный гидроксиламином, спаривается не с гуанином, а с аденином. Вследствие этого во вновь образованной ДНК происходят единичные замены гуанина на аденин. До тех пор, пока эти замены не выходят за пределы связанных серий однозначных кодонов, они не сказываются на информационных свойствах ДНК фага. Однако эти единичные замены понижают эффективность механизма, исправляющего ошибки включения, за счет уменьшения резерва однозначны кодонов или, иными словами, за счет уменьшения степени вырожденности структурного кода. Мы не видим большой сложности в этом объяснении, к которому мы сознательно прибегли для освещения возмол<ных молекулярных механизмов, лежащих в основе скрытых повреждений, связанных с тонкими сдвигами в величинах водородных сил в химически модифицированных азотистых основаниях. Как известно, сенсибилизация может обусловливаться уменьшением степени прочности первичной структуры ДНК вследствие лабилизации эфирно-фосфатных связей. Однако при использовании в качестве модифицирующего агента гидроксиламина этот второй механизм отсутствует, так как химическими исслг- [c.173]

    Включение или утрата отдельных пар оснований. Профлавин и другие акридиновые красители действуют по-иному. Вероятно, молекула акридина внедряется между соседними основаниями цепи ДНК и увеличивает расстояние между ними (интеркаляция). Такое пространственное изменение при репликации ДНК может вызывать ошибки двух типов- [c.444]

    НО редко, он может образовать пару не с аденином, а с гуанином. Это в свою очередь приведет к ошибке при включении или при репликации, заключающейся в замене пары А — Т на Г — Ц и наоборот. [c.218]

    В 1959 г. Д. Пратт сумел показать, что большинство, если не все бромурациловые ревертанты г+, образуемые мутантами гП (которые были индуцированы аналогами оснований), возникают в виде гетерозигот гП/г» , которые позднее расщепляются на гомозиготные ревертанты г» «. Чтобы продемонстрировать это, к бактериям, зараженным мутантным фагом Т4гП, непосредственно перед окончанием скрытого периода внутриклеточного развития фага добавляли бромурацил и первые инфекционные частицы, появившиеся в клетках непосредственно после окончания скрытого периода, высвобождали путем искусственного лизиса клеток. Такая методика постановки опыта гарантировала, что все ревертанты / +, возникшие и извлеченные из фонда предшественников фаговой ДНК во время короткого воздействия мутагена, образовались исключительно в самом последнем цикле репликации. Ошибка копирования, восстановившая у них в соответствующем участке ДНК генетическую информацию дикого типа г+, произошла настолько поздно, что больше и и одного цикла репликации произойти уже не могло (а это значит, что не могло произойти и расщепления на гомозиготные мутантные структуры). Такого рода опыты показали, что свыше 80% всех ревертантов г, возникших в результате кратковременного контакта с бромурацилом, действительно представляет собой мутационные гетерозиготы, несущие как исходный аллель г, так и ревертировавщий к дикому типу аллель г» . Следовательно, в полном соответствии с механизмом Уотсона и Крика и вопреки механизмам, предусматривающим консервативное распределе- [c.325]

    Нетрудно видеть, что в тонком механизме репликации и синтеза белков произвол в расположении частиц сведен к минимуму. Этот матричный процесс является низкоэнтропийным. Ошибки в размещении аминокислот в пептидных цепочках составляют по приблизительной оценке 1 на 10 . В то же время, если бы синтез белков происходил на примитивной матрице, на которой концентрация тех или иных компонентов и их относительное расположение в значительной мере определялись бы случайностями окружающей обстановки, нельзя было бы ожидать воспроизводимости синтеза того или иного белка и, в частности, того белка, от структуры ко- [c.393]

    Репликаза фага Q способна in vitro синтезировать цепи, полностью комплементарные как плюс-, так и минус-молекулам вирусной РНК. Система, однако, специфична для вирусной РНК и не может копировать никаких других полинуклеотидов. Возможно, что для инициации процесса репликации нужно, чтобы на З -конце имелись определенные последовательности. В пробирке репликация протекает с ошибками, такими, в частности, как преждевременная терминация цепи и неправильное спаривание оснований. В результате происходит образование мутантных форм РНК, что дает возможность получать молекулы РНК, размеры которой будут значительно меньше, чем у вирусной РНК, и которые будут при этом легко реплицироваться репликазной системой фага Q . Была установлена нуклеотидная последовательность одного из таких фрагментов, включающего всего лишь 114 нуклеотидов . [c.245]

    Разные аллели одного и того же Г. возникают благодаря мутациям-илслецуемьш изменениям в структуре исходного Г. В норме Г. чрезвычайно стабилен и при удвоении хромосом во время репликации ДНК воспроизводится совершенно точно вероятность ошибки не превышает 10″ . Мутации происходят редко и обычно влекут за собой неблагоприятные последствия для организма, т. к. нарушается его способность синтезировать нормальный белок. Однако в целом это явление играет положит, роль накопление редких полезных мутаций создает основу генетич. изменчивости, необходимой для эволюции. [c.517]

    Особый класс М. составляют соед., представляющие собой аналоги оснований ДНК-5-галогенурацилы, 2-амино-и 6-метиламинопурины н др. Галогенурацилы включаются в ДНК при матричном синтезе вместо тимина, 2-амино-пурин-вместо аденина. Вследствие различий в положении кетоенольного равновесия у тимина и галогенурацилов (при включении последних в ДНК) увеличивается частота ошибочных спариваний оснований и возникают ошибки при репликации. [c.152]

    Равновесие между созидательными возможностями выбора среди специфических оснований в ДНК (созидательные мутации) и точностью синтеза белков (поддерживающих жизнь организма) является основой эволюции. Ферменты, которые заряжают тРНК специфической аминокислотой, обладают очень низкой вероятностью ошибки, порядка 1 Ю» для гомологичных аминокислот. При репликации точность даже выше, и величина ошибки редко превышает 1 на 10.  [c.212]

    К настоящему времени у эукариот, как и у бактерий (см. ранее), открыто несколько ДНК-полимераз. В репликации ДНК эукариот участвуют два главных типа полимераз — а и б. Показано, что ДНК-полимераза а состоит из 4 субъединиц и является идентичной по структуре и свойствам во всех клетках млекопитающих, причем одна из субъединиц оказалась наделенной праймазной активностью. Самая крупная субъединица ДНК-полимеразы а (мол. масса 180000) катализирует реакцию полимеризации, преимущественно синтез отстающей цепи ДНК, являясь составной частью праймасомы. ДНК-полимераза б состоит из 2 субъединиц и преимущественно катализирует синтез ведущей цепи ДНК (см. далее). Открыта также ДНК-полимераза г, которая в ряде случаев заменяет б-фермент, в частности при репарации ДНК (исправление нарушений ДНК, вызванных ошибками репликации или повреждающими агентами). Следует отметить, что в эукариотических клетках открыты два белковых фактора репликации, обозначаемых RFA и RF . Фактор репликации А выполняет функцию белка—связывание одноцепочечной ДНК (наподобие белковых факторов связывания разъединенных цепей ДНК при [c.480]

    Этап HI — терминация синтеза ДНК —наступает, скорее всего, когда исчерпана ДПК-матрица и трансферазные реакции прекращаются. Точность репликации ДНК чрезвычайно высока, возможна одна ошибка на 10 трансферазных реакций, однако подобная ошибка обычно легко исправляется за счет процессов репарации. [c.486]

    Такие системы, достигшие определенного уровня сложности, наталкиваются на границу генетически переносимого количества информации. Оно составляет около 10 бит. Оптимальное значение ошибки при репликации нуклеиновой кислоты — 10 . Это — системно-обусловленная граница. Ее преодоление было достигнуто в нрироде созданием пола и геыегической рекомоина- [c.549]

    Приближенная модель репликации ДНКизображена на рис. 2.11. Из приведенной схемы видно, что репликация точно воспроизводит прежнюю (исходную) структуру ДНК. Но если произошла ошибка в процессе копирования (мутация), то она будет с предельной точностью копироваться при последующих репликациях изменившейся ДНК. Показано, что участки ДНК, содержащие скопления нуклеотидов, обладают повышенной склонностью к спонтанным мутациям [22]. [c.94]

    По происхождению мутации делятся на спонтанные (неконтролируемые) и индуцированные (контролируемые). Первые возникают в результате неконтролируемого влияния каких-то естественных факторов (радиация, температура и т. д.). Направленное использование мутагенов приводит к возникновению индуцированных мутаций. Многими экспериментами четко показано, что мутации возникают независимо от условий среды обитания, т. е. не направленно. Мутации возникают в основном как ошибки репликации ДНК. Выделяют следующие типы мутаций перестройка хромосом, перестройка генома клетки грибов и водорослей (полиплоидия, гаплоидия, гетероплоидия), внутригенные изменения (прямые мутации, реверсии, обратные мутации). [c.102]

    Ошибка в одном основании при репликации ДНК, если она не исправлена, приведет к тому, что одна из двух дочерних клеток, а также все ее потомки будут содержать измененную хромосому. Ошибка в одном основании, совершенная РНК-полимеразой, повлечет за собой синтез некоторого количества неправильных копий одного белка. При этом, поскольку пул мРНК в клетке быстро обновляется, большинство молекул этого белка будет нормальным. Потомство такой клетки тоже будет нормальным. [c.1004]

    Анализ приведенных выше результатов дает возможность написать для преобладающих таутомерных форм оснований нуклеиновых кислот формулы, изображенные на фиг. 55. Минорные таутомерные формы, возможно, играют существенную роль в возникновении спонтанных мутаций, поскольку спаривание несоответствующих оснований (см. гл. ХУП1) должно привести к ошибке при включении оснований и при последующей репликации цепи. Можно показать, что если скорость включения основания в цепь нуклеиновой кислоты меньше скорости перехода минорного таутомера в доминирующую форму, то скорость спонтанных мутаций, обусловленных данным основанием, приблизительно равна константе равновесия между минорным и доминирующим таутомерами. К сожалению, для азо- [c.308]

    Если ДНК представляет собой генетический материал, то возникает весьма важный вопрос каким образом ДНК реплицируется столь точно, что при передаче генетических признаков очень редко возникают ошибки Так как количество ДНК, приходящееся на гаплоидный набор хромосом, есть величина постоянная, делящаяся клетка должна синтезировать ДНК- Для того чтобы наследственная информация, содерлсащаяс в ДНК, была передана без ошибок, вновь синтезированная ДНК должна представлять собой точную копию исходной. На фиг. 61 изображены схемы двух предполагаемых типов репликации ДНК консервативного и полуконсервативного. [c.327]

    Задание 189. Напишите программу для моделирования самоорганизации ДНК в качестве примера самоорганизуюшихся систем. Используйте для этого следующую простую модель. Пусть имеется 100 молекул ДНК, состоящих из 12 нуклеотидов четырех видов (их обозначим буквами А, Т, С и G). Последовательность нуклеотидов в этих 100 молекулах ДНК случайная. Назовем одну из последовательностей идеальной она имеет некоторые преимущества перед остальными. Из 100 молекул ДНК в результате репликации получается еще 100 молекул. Однако при репликации встречаются ошибки (мутации), например в количестве 1%. Теперь из 200 молекул 100 погибает. При этом имеет значение преимущество, которым обладают молекулы с последовательностью нуклеотидов, похожей на идеальную . (Например, при каждом совпадении нуклеотида и его положения в цепи с идеальной последовательностью вероятность гибели уменьшается в два раза.) Процессы репликации и гибели протекают очень быстро. В конце концов все молекулы ДНК должны получить идеальную последовательность нуклеотидов, хотя вероятность ее образования в результате случайного процесса составляет 1 16777216. Что будет, если мутации будут возникать чаще или реже  [c.330]

    Нетрудно видеть, что в тонком механизме репликации и синтеза белков произвол в расположении частиц сведен к минимуму. Этот матричный процесс является низкоэнтропийным. Ошибки в размещении аминокислот в пептидных цепочках составляют по приблизительной оценке 1 на 10 . В то же время, если бы синтез белков происходил на примитивной матрице, на которой концентрация тех или иных компонентов и их относительное расположение в значительной мере определялись бы случайностями окружающей обстановки, нельзя было бы ожидать воспроизводимости синтеза того или иного белка и, в частности, того белка, от структуры которого зависят жизненно важные свойства системы. Здесь кодирование матричного синтеза обусловлено целым рядом низших кодов кодом, отвечающим соответствию т-РНК и аминокислоты кодом, соответствующим отношению между т-РНК, рибосомой и м-РНК кодом ферментов, производящих замыкание пептидных связей, и т. д. Это — кодированный перенос массы, обусловливающий возникновение структуры, обладающей исключительными свойствами их исключительность состоит в том, что они необходимы для стабилизации синтеза этой же структуры на уровне всех не только низших, но и многих высших кодов, которые возникнут, когда белки сложатся в клетки, клетки в органы, а органы в организм. [c.205]


Очевидно, что частые шибки при
воспроизведении генетической информации
в процессе репликации, могут подвергнуть
большому риску сохранность видов и их
жизнеспособность. Было установлено,
что частота ошибок при репликации не
превышает 1 ошибки на 109–1010
нуклеотидов. В то же время комплементарность
оснований может обеспечить лишь
существенно меньшую верность
воспроизведения — 1 ошибку на 104–105
оснований. Какие же дополнительные
механизмы повышают верность репликации
еще сто тысяч раз?

Выше уже было сказано, что ДНК-полимеразы
I и III кроме
полимеразной активности обладают еще
и 3-экзонуклеазной
активностью. Оказалось, что если
ДНК-полимераза встраивает неправильный
нуклеотид, она делает шаг назад, отщепляет
этот нуклеотид и повторно включает в
растущую цепь уже правильный нуклеотид.
Возможно, что существуют, особенно в
эукариотических клетках, и другие
механизмы исправления ошибок, возникающих
в процессе репликации.

Интересно, что некоторые эукариотические
ДНК-полимеразы не осуществляют такую
корректировку. По-видимому, в этом случае
точность процесса репликации обеспечивается
с помощью каких-то других средств.

1.2.Мутагенез

Молекулы ДНК живых организмов неизбежно
подвергаются действию различных
повреждающих факторов: химических
реагентов, ультрафиолетового излучения,
и более жесткой радиации (фонового
радиоактивного излучения горных пород,
космических лучей и техногенной
радиации). При этом возникают повреждения
в ДНК. Значительная часть таких повреждений
ДНК исправляется сразу по их возникновении
(см. Раздел 1.2.1,»). Неисправленные
повреждения, передающиеся по наследству,
называются мутациями.

Мутации могут быть нескольких видов.
Изменение одной пары оснований называют
точечной мутацией (замена одного
единственного основания называется
мутацией замещения). Подобная мутация
вызывает замену одной аминокислоты в
полипептиде, кодируемом данным геном.
Если такая замена происходит в вариабельной
части белка, то она мало или совсем не
сказывается на жизнедеятельности
клетки. Если же «неправильная» аминокислота
оказывается в активном центре фермента,
то это, как правило, приводит к потере
ферментом каталитической активности
и к гибели клетки. В редких случаях
полипептидный продукт, получаемый их
мутантного гена, оказывается лучше
приспособленным к выполнению своей
функции в тех новых условиях, в которые
попал организм. Такие мутации дают
потомству преимущества в борьбе за
существование, и серия соответствующих
мутаций может привести к появлению
нового вида.

Точечные мутации замещения составляют
лишь небольшую часть мутаций. Более
многочисленными и более опасными для
клеток мутациями являются мутации,
связанные с вставками и делециями
(вырезанием) нуклеотидов.

1.2.1.Репарация днк

Для исправления повреждений, возникающих
в одной из цепей ДНК, в клетке существует
большая группа ферментов репарации.
Наиболее распространенную стратегию
репарации мы рассмотрим на примере
исправления повреждений, возникающих
при действии такого сильного мутагена,
как азотистая кислота. Основным
результатом действия азотистой кислоты
является превращение цитозина в урацил.
В клетке есть специальный фермент,
урацил-ДНК-гликозидаза, который опознает
урацил и гидролизует гликозидную связь
между урацилом и остатком дезоксирибозы.
В результате в цепи ДНК появляется
дезоксирибозный остаток, не несущий
никакого основания. Появление такого
остатка служит сигналом специальной
эндонуклеазе к выщеплению этого остатка
из цепи ДНК. Образующаяся брешь
застраивается ДНК-полимеразой (специальный
фермент, работающий в системе репарации)
по информации, содержащейся в
противоположной цепи ДНК.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

    Исправление ошибок. ДНК-полимеразы могут выявлять и исправлять ошибки, тогда как РНК-полимеразы такой способностью, по-видимому, не обладают. Поскольку ошибка даже в одном основании как при репликации, так и при транскрипции может привести к ошибке в синтезе белка, можете ли вы дать биологическое объяснение этому поразительному различию  [c.925]

    З-Ю п. н. Оказывается, у всех организмов точность работы репликативной машины (включающей не только ДНК-полимеразы, но и другие белки см. ниже) как раз такова, чтобы обеспечить безошибочное воспроизведение всего генома или допустить лишь малое число ошибок. Так, у бактерий ошибки синтеза ДНК происходят не чаще чем один раз на много миллионов нуклеотидов. Молекулярные взаимодействия, на которых основаны ферментативные реакции, в частности синтез ДНК, не могут быть абсолютно надежными, кроме того, точность процесса связана с его скоростью. Для того чтобы обеспечить высокую точность наряду с высокой скоростью репликации, природе пришлось прибегнуть к специальным механизмам, один из которых — механизм коррекции. [c.47]

    Смещение в комплементарности пар, или ошибка репликации может происходить по другой схеме [c.219]

    Нормальное размножение клеток требует высокой точности копирования ДНК-матрицы. Генетический материал живых организмов имеет огромные размеры. Даже у бактерий ДНК-полимераза должна практически безошибочно скопировать молекулу ДНК длиной около 3-10 п. н. Оказывается, у всех организмов точность работы репликативной машины (включаюш.ей не только ДНК-полимеразы, но и другие белки см. ниже) как раз такова, чтобы обеспечить безошибочное воспроизведение всего генома или допустить лишь малое число ошибок. Так, у бактерий ошибки синтеза ДНК происходят не чаще чем один раз на много миллионов нуклеотидов. Молекулярные взаимодействия, на которых основаны ферментативные реакции, в частности синтез ДНК, не могут быть абсолютно надежными, кроме того, точность процесса связана с его скоростью. Для того чтобы обеспечить высокую точность наряду с высокой скоростью репликации, природе пришлось прибегнуть к специальным механизмам, один из которых — механизм коррекции. [c.47]

    Очень важно отметить, что процесс репликации протекает со значительно более высокой степенью точности, чем процессы транскрипции и трансляции. Частые ошибки в репликации подвергли бы большому риску сохранность видов [c.908]

    ДНК-полимеразы проверяют комплементарность каждого нуклеотида матрице дважды один раз перед включением его в состав растущей цепи и второй раз перед тем, как включить следующий нуклеотид. Очередная фосфодиэфирная связь образуется лишь в том случае, если последний (З -концевой) нуклеотид затравки комплементарен матрице. Если же на предыдущей стадии полимеризации произошла ошибка (например, из-за того, что нуклеотид в момент полимеризации находился в необычной таутомерной форме), то репликация останавливается до тех пор, пока неправильный нуклеотид не будет удален. Некоторые ДНК-полимеразы обладают не только полимеризующей, но и 3 -экзонуклеазной активностью, «Которая отщепляет не спаренный с матрицей нуклеотид затравки. После чего полимеризация восстанавливается, от механизм, коррекция, заметно увеличивает точность работы ДНК-полимераз. Мутации, нарушающие З -экзонуклеазную активность ДНК-полимеразы, существенно повышают частоту возникновения прочих мутаций. Напротив, мутации, приводящие к усилению экзонуклеазной актив- ности относительно полимеризующей, снижают темп мутирования Генетического материала. [c.47]

    Спонтанные генные мутации определяются ошибками при репликации ДНК, возникающими вследствие теплового движе-иия атомов и молекул. Очевидно, что ошибки транскрипции и трансляции не наследуются. [c.283]

    Процесс транскрипции находится в клетке под строгим контролем, поэтому имеет место как неодинаковое транскрибирование во времени разных участков ДНК (генов), так и неодинаковая скорость, с которой гены могут транскрибироваться. В результате количество молекул иРНК в клетке, комплементарных разным генам, сильно различается. Хотя в целом механизмы синтеза ДНК и РНК сходны, процесс транскрипции не обладает той степенью точности, которая характерна для репликации ДНК. Однако поскольку иРНК не способна к самовоспроизведению, возникающие при ее синтезе ошибки в последующих клеточных генерациях не воспроизводятся и, следовательно, не могут наследоваться. [c.142]

    Если ошибка синтеза не устраняется системами репарации, то неизбежна деформация дуплекса и искажение генетической программы. Такие сохраняющиеся при репликации изменения ДНК носят название мутации. Они могут быть спонтанными и индуцированными. Частота спонтанных мутаций невелика и составляет всего 10 —10 на клетку. В основном имеют место мутации, обусловленные действием внешних факторов физических (радиация), биологических (вирусы) и чужеродных химических веществ на генетический аппарат клеток. Наиболее многочисленными и опасными являются мутагены окружающей среды. Загрязнение воды и воздуха различными химическими отходами промышленных предприятий, химическими средствами защиты растений отрицательно сказывается на генетической программе всех живых организмов. В последние годы установлено, что ряд пищевых красителей, стабилизаторов и вкусовых добавок обладает выраженной мутагенной активностью, что привело к значительному ужесточению требований, связанных с применением химических веществ в пищевой промышленности. Многие лекарственные вещества также воздействуют на генетический аппарат клеток и должны подвергаться специальным генетическим испытаниям. [c.455]

    Химическое изменение оснований. Некоторые мутагенные вещества действуют путем химического изменения содержащихся в ДНК оснований, что приводит к ошибкам репликации. Вполне понятное изменение вызывает нитрит. Азотистая кислота дезаминирует аденин, гуанин или цитозин без разрыва или каких-либо других изменений полинуклеотидной цепи. В результате замещения аминогруппы гидроксильной группой аденин превращается в гипоксантин и спаривается с цитозином вместо тимина, что приводит к мутации АТ СС. Если цитозин дезаминируется в урацил, то он спаривается с аденином вместо гуанина, и это ведет к мутации СС -АТ. Будучи превращен в ксантин, гуанин по-прежнему спаривается с цитозином, т. е. дезаминирование С не вызывает мутации. Гидроксиламин вступает в реакцию главным образом с цитозином и изменяет его так, что тот спаривается с аденином значит, он тоже вызывает мутации СС ТА. [c.444]

    Из уровня спонтанных мутаций у бактерий в расчете на одно поколение рассчитано, что вероятность одной репликационной ошибки при синтезе ДНК составляет порядка 10 . Эту величину можно рассматривать как отношение скоростей реакций правильной репликации [c.194]

    ВЫВОД, ЧТО, по-видимому, код действительно является триплет-ным, причем кодирование начинается от определенной точки нуклеиновой кислоты. При этом большая часть трехбуквенных комбинаций соответствует определенным аминокислотам и лишь небольшая часть триплетов относится к бессмысленным. Число триплетов равно 4-4-4 = 64, т. е. значительно больше числа аминокислот. Некоторые из них, по-видимому, кодируют одну и ту же аминокислоту, т. е. код является вырожденным. Этот вывод согласуется с обнаружением в настоящее время двух и более типов растворимых РНК, специфичных к одной и той же аминокислоте. Вырожденность генетического кода может способствовать выживанию организма. Действительно, в случае невырожденного кода ошибка при репликации ДНК или при транскрипции должна скорее приводить к появлению бессмысленного триплета, чем в случае вырожденного кода. Следовательно, при невырожденном коде ошибки чаще вызывали бы прекращение синтеза соответствующего белка или образование незаконченных белковых цепей. Напротив, в случае вырожденного кода ошибки должны чаще приводить просто к замене одной аминокислоты на другую, что, как правило, не имеет серьезных последствий. [c.376]

    Как в прокариотических, так и в эукариотических клетках содержатся ферментные системы, способные исправлять ошибки репликации и различные формы повреждения ДНК, вызываемые гидро- [c.990]

    Г. Е. Фрадкин. После обработки фаговой популяции гидроксиламино.м последний при помощи диализа удалялся из вирусной суспензии. Следовательно, во время облучения гидроксиламин в среде отсутствовал. Предварительная модификация цитозиновых остатков в ДНК фага лямбда, вызываемая гидроксиламином (предположительно образование 4—5-дигидро-4-гидро-ксиламиноцитозина), действительно повышает радиочувствительность фаговой популяции в условиях преобладания непрямого эффекта излучения. Мы полагаем, что механизм повышения радиочувствительности сводится к нарушению специфического процесса комплементарного спаривания азотистых оснований во время репликации фаговой ДНК внутри клетки. В последних рабо тах Брауна, Филипса с соавторами химическими методами установлено, что цитозин, предварительно обработанный гидроксиламином, спаривается не с гуанином, а с аденином. Вследствие этого во вновь образованной ДНК происходят единичные замены гуанина на аденин. До тех пор, пока эти замены не выходят за пределы связанных серий однозначных кодонов, они не сказываются на информационных свойствах ДНК фага. Однако эти единичные замены понижают эффективность механизма, исправляющего ошибки включения, за счет уменьшения резерва однозначны кодонов или, иными словами, за счет уменьшения степени вырожденности структурного кода. Мы не видим большой сложности в этом объяснении, к которому мы сознательно прибегли для освещения возмол<ных молекулярных механизмов, лежащих в основе скрытых повреждений, связанных с тонкими сдвигами в величинах водородных сил в химически модифицированных азотистых основаниях. Как известно, сенсибилизация может обусловливаться уменьшением степени прочности первичной структуры ДНК вследствие лабилизации эфирно-фосфатных связей. Однако при использовании в качестве модифицирующего агента гидроксиламина этот второй механизм отсутствует, так как химическими исслг- [c.173]

    Включение или утрата отдельных пар оснований. Профлавин и другие акридиновые красители действуют по-иному. Вероятно, молекула акридина внедряется между соседними основаниями цепи ДНК и увеличивает расстояние между ними (интеркаляция). Такое пространственное изменение при репликации ДНК может вызывать ошибки двух типов- [c.444]

    НО редко, он может образовать пару не с аденином, а с гуанином. Это в свою очередь приведет к ошибке при включении или при репликации, заключающейся в замене пары А — Т на Г — Ц и наоборот. [c.218]

    В 1959 г. Д. Пратт сумел показать, что большинство, если не все бромурациловые ревертанты г+, образуемые мутантами гП (которые были индуцированы аналогами оснований), возникают в виде гетерозигот гП/г» , которые позднее расщепляются на гомозиготные ревертанты г» «. Чтобы продемонстрировать это, к бактериям, зараженным мутантным фагом Т4гП, непосредственно перед окончанием скрытого периода внутриклеточного развития фага добавляли бромурацил и первые инфекционные частицы, появившиеся в клетках непосредственно после окончания скрытого периода, высвобождали путем искусственного лизиса клеток. Такая методика постановки опыта гарантировала, что все ревертанты / +, возникшие и извлеченные из фонда предшественников фаговой ДНК во время короткого воздействия мутагена, образовались исключительно в самом последнем цикле репликации. Ошибка копирования, восстановившая у них в соответствующем участке ДНК генетическую информацию дикого типа г+, произошла настолько поздно, что больше и и одного цикла репликации произойти уже не могло (а это значит, что не могло произойти и расщепления на гомозиготные мутантные структуры). Такого рода опыты показали, что свыше 80% всех ревертантов г, возникших в результате кратковременного контакта с бромурацилом, действительно представляет собой мутационные гетерозиготы, несущие как исходный аллель г, так и ревертировавщий к дикому типу аллель г» . Следовательно, в полном соответствии с механизмом Уотсона и Крика и вопреки механизмам, предусматривающим консервативное распределе- [c.325]

    Нетрудно видеть, что в тонком механизме репликации и синтеза белков произвол в расположении частиц сведен к минимуму. Этот матричный процесс является низкоэнтропийным. Ошибки в размещении аминокислот в пептидных цепочках составляют по приблизительной оценке 1 на 10 . В то же время, если бы синтез белков происходил на примитивной матрице, на которой концентрация тех или иных компонентов и их относительное расположение в значительной мере определялись бы случайностями окружающей обстановки, нельзя было бы ожидать воспроизводимости синтеза того или иного белка и, в частности, того белка, от структуры ко- [c.393]

    Репликаза фага Q способна in vitro синтезировать цепи, полностью комплементарные как плюс-, так и минус-молекулам вирусной РНК. Система, однако, специфична для вирусной РНК и не может копировать никаких других полинуклеотидов. Возможно, что для инициации процесса репликации нужно, чтобы на З -конце имелись определенные последовательности. В пробирке репликация протекает с ошибками, такими, в частности, как преждевременная терминация цепи и неправильное спаривание оснований. В результате происходит образование мутантных форм РНК, что дает возможность получать молекулы РНК, размеры которой будут значительно меньше, чем у вирусной РНК, и которые будут при этом легко реплицироваться репликазной системой фага Q . Была установлена нуклеотидная последовательность одного из таких фрагментов, включающего всего лишь 114 нуклеотидов . [c.245]

    Разные аллели одного и того же Г. возникают благодаря мутациям-илслецуемьш изменениям в структуре исходного Г. В норме Г. чрезвычайно стабилен и при удвоении хромосом во время репликации ДНК воспроизводится совершенно точно вероятность ошибки не превышает 10″ . Мутации происходят редко и обычно влекут за собой неблагоприятные последствия для организма, т. к. нарушается его способность синтезировать нормальный белок. Однако в целом это явление играет положит, роль накопление редких полезных мутаций создает основу генетич. изменчивости, необходимой для эволюции. [c.517]

    Особый класс М. составляют соед., представляющие собой аналоги оснований ДНК-5-галогенурацилы, 2-амино-и 6-метиламинопурины н др. Галогенурацилы включаются в ДНК при матричном синтезе вместо тимина, 2-амино-пурин-вместо аденина. Вследствие различий в положении кетоенольного равновесия у тимина и галогенурацилов (при включении последних в ДНК) увеличивается частота ошибочных спариваний оснований и возникают ошибки при репликации. [c.152]

    Равновесие между созидательными возможностями выбора среди специфических оснований в ДНК (созидательные мутации) и точностью синтеза белков (поддерживающих жизнь организма) является основой эволюции. Ферменты, которые заряжают тРНК специфической аминокислотой, обладают очень низкой вероятностью ошибки, порядка 1 Ю» для гомологичных аминокислот. При репликации точность даже выше, и величина ошибки редко превышает 1 на 10.  [c.212]

    К настоящему времени у эукариот, как и у бактерий (см. ранее), открыто несколько ДНК-полимераз. В репликации ДНК эукариот участвуют два главных типа полимераз — а и б. Показано, что ДНК-полимераза а состоит из 4 субъединиц и является идентичной по структуре и свойствам во всех клетках млекопитающих, причем одна из субъединиц оказалась наделенной праймазной активностью. Самая крупная субъединица ДНК-полимеразы а (мол. масса 180000) катализирует реакцию полимеризации, преимущественно синтез отстающей цепи ДНК, являясь составной частью праймасомы. ДНК-полимераза б состоит из 2 субъединиц и преимущественно катализирует синтез ведущей цепи ДНК (см. далее). Открыта также ДНК-полимераза г, которая в ряде случаев заменяет б-фермент, в частности при репарации ДНК (исправление нарушений ДНК, вызванных ошибками репликации или повреждающими агентами). Следует отметить, что в эукариотических клетках открыты два белковых фактора репликации, обозначаемых RFA и RF . Фактор репликации А выполняет функцию белка—связывание одноцепочечной ДНК (наподобие белковых факторов связывания разъединенных цепей ДНК при [c.480]

    Этап HI — терминация синтеза ДНК —наступает, скорее всего, когда исчерпана ДПК-матрица и трансферазные реакции прекращаются. Точность репликации ДНК чрезвычайно высока, возможна одна ошибка на 10 трансферазных реакций, однако подобная ошибка обычно легко исправляется за счет процессов репарации. [c.486]

    Такие системы, достигшие определенного уровня сложности, наталкиваются на границу генетически переносимого количества информации. Оно составляет около 10 бит. Оптимальное значение ошибки при репликации нуклеиновой кислоты — 10 . Это — системно-обусловленная граница. Ее преодоление было достигнуто в нрироде созданием пола и геыегической рекомоина- [c.549]

    Приближенная модель репликации ДНКизображена на рис. 2.11. Из приведенной схемы видно, что репликация точно воспроизводит прежнюю (исходную) структуру ДНК. Но если произошла ошибка в процессе копирования (мутация), то она будет с предельной точностью копироваться при последующих репликациях изменившейся ДНК. Показано, что участки ДНК, содержащие скопления нуклеотидов, обладают повышенной склонностью к спонтанным мутациям [22]. [c.94]

    По происхождению мутации делятся на спонтанные (неконтролируемые) и индуцированные (контролируемые). Первые возникают в результате неконтролируемого влияния каких-то естественных факторов (радиация, температура и т. д.). Направленное использование мутагенов приводит к возникновению индуцированных мутаций. Многими экспериментами четко показано, что мутации возникают независимо от условий среды обитания, т. е. не направленно. Мутации возникают в основном как ошибки репликации ДНК. Выделяют следующие типы мутаций перестройка хромосом, перестройка генома клетки грибов и водорослей (полиплоидия, гаплоидия, гетероплоидия), внутригенные изменения (прямые мутации, реверсии, обратные мутации). [c.102]

    Ошибка в одном основании при репликации ДНК, если она не исправлена, приведет к тому, что одна из двух дочерних клеток, а также все ее потомки будут содержать измененную хромосому. Ошибка в одном основании, совершенная РНК-полимеразой, повлечет за собой синтез некоторого количества неправильных копий одного белка. При этом, поскольку пул мРНК в клетке быстро обновляется, большинство молекул этого белка будет нормальным. Потомство такой клетки тоже будет нормальным. [c.1004]

    Анализ приведенных выше результатов дает возможность написать для преобладающих таутомерных форм оснований нуклеиновых кислот формулы, изображенные на фиг. 55. Минорные таутомерные формы, возможно, играют существенную роль в возникновении спонтанных мутаций, поскольку спаривание несоответствующих оснований (см. гл. ХУП1) должно привести к ошибке при включении оснований и при последующей репликации цепи. Можно показать, что если скорость включения основания в цепь нуклеиновой кислоты меньше скорости перехода минорного таутомера в доминирующую форму, то скорость спонтанных мутаций, обусловленных данным основанием, приблизительно равна константе равновесия между минорным и доминирующим таутомерами. К сожалению, для азо- [c.308]

    Если ДНК представляет собой генетический материал, то возникает весьма важный вопрос каким образом ДНК реплицируется столь точно, что при передаче генетических признаков очень редко возникают ошибки Так как количество ДНК, приходящееся на гаплоидный набор хромосом, есть величина постоянная, делящаяся клетка должна синтезировать ДНК- Для того чтобы наследственная информация, содерлсащаяс в ДНК, была передана без ошибок, вновь синтезированная ДНК должна представлять собой точную копию исходной. На фиг. 61 изображены схемы двух предполагаемых типов репликации ДНК консервативного и полуконсервативного. [c.327]

    Задание 189. Напишите программу для моделирования самоорганизации ДНК в качестве примера самоорганизуюшихся систем. Используйте для этого следующую простую модель. Пусть имеется 100 молекул ДНК, состоящих из 12 нуклеотидов четырех видов (их обозначим буквами А, Т, С и G). Последовательность нуклеотидов в этих 100 молекулах ДНК случайная. Назовем одну из последовательностей идеальной она имеет некоторые преимущества перед остальными. Из 100 молекул ДНК в результате репликации получается еще 100 молекул. Однако при репликации встречаются ошибки (мутации), например в количестве 1%. Теперь из 200 молекул 100 погибает. При этом имеет значение преимущество, которым обладают молекулы с последовательностью нуклеотидов, похожей на идеальную . (Например, при каждом совпадении нуклеотида и его положения в цепи с идеальной последовательностью вероятность гибели уменьшается в два раза.) Процессы репликации и гибели протекают очень быстро. В конце концов все молекулы ДНК должны получить идеальную последовательность нуклеотидов, хотя вероятность ее образования в результате случайного процесса составляет 1 16777216. Что будет, если мутации будут возникать чаще или реже  [c.330]

    Нетрудно видеть, что в тонком механизме репликации и синтеза белков произвол в расположении частиц сведен к минимуму. Этот матричный процесс является низкоэнтропийным. Ошибки в размещении аминокислот в пептидных цепочках составляют по приблизительной оценке 1 на 10 . В то же время, если бы синтез белков происходил на примитивной матрице, на которой концентрация тех или иных компонентов и их относительное расположение в значительной мере определялись бы случайностями окружающей обстановки, нельзя было бы ожидать воспроизводимости синтеза того или иного белка и, в частности, того белка, от структуры которого зависят жизненно важные свойства системы. Здесь кодирование матричного синтеза обусловлено целым рядом низших кодов кодом, отвечающим соответствию т-РНК и аминокислоты кодом, соответствующим отношению между т-РНК, рибосомой и м-РНК кодом ферментов, производящих замыкание пептидных связей, и т. д. Это — кодированный перенос массы, обусловливающий возникновение структуры, обладающей исключительными свойствами их исключительность состоит в том, что они необходимы для стабилизации синтеза этой же структуры на уровне всех не только низших, но и многих высших кодов, которые возникнут, когда белки сложатся в клетки, клетки в органы, а органы в организм. [c.205]


Репликация ДНК иногда может быть нарушена из-за добавления или удаления новых нуклеотидных оснований. Давайте посмотрим, как возникают ошибки при репликации ДНК.

Ошибки в Репликация ДНК известны как проскальзывание цепей, когда новые нуклеотидные основания добавляются или удаляются в результате мутации или постоянных изменений последовательности и т. д. ДНК. Свежевыделенные петли прядей немного выходят наружу. Результатом этого изменения является добавление или удаление дополнительного нуклеотидного основания.

Есть в основном три типа ошибок в репликации ДНК. Это базовые замены, удаления и вставки. Если ошибку не исправить, она может вызвать рак. Здесь механизм репарации ДНК исправляет все ошибки.

Давайте обсудим, является ли репликация ДНК точной, каковы все ошибки в репликации ДНК, причины и последствия ошибок в репликации ДНК и многие другие связанные темы в этой статье.

Является ли репликация ДНК точной?

Частота ошибок при репликации ДНК очень мала. Давайте посмотрим, является ли репликация ДНК точной или нет.

Репликация ДНК настолько точна, что частота ошибок в репликации ДНК может быть незначительной. Это формируется таким образом, что геном стабильность зависит от точности репликации ДНК. Но дефектные геномы могут быть фатальными для животного организма из-за мутации всего генофонда.

Точность репликации ДНК хорошо определена благодаря трем факторам. Они есть нуклеотидная избирательность, Редактирование, и Несоответствие ремонта. Эти факторы являются основной причиной меньшего количества ошибок в репликации ДНК.

Что такое ошибки репликации ДНК?

Ошибки репликации ДНК в основном связаны с депуринацией всего геномного пула. Давайте обсудим, каковы все возможные ошибки в репликации ДНК.

Ошибки репликации ДНК делятся на три типа: Ошибки репликации, депуринизация ДНК и повреждение ДНК за счет образования активных форм кислорода.

Давайте посмотрим больше информации об ошибках в репликации ДНК ниже:

  • Разрыв вызван молекулой воды, в результате чего образуется нуклеотид, не содержащий пуринов. Это нельзя использовать в репликации.
  • Свободные пурины не могут функционировать во время репликации ДНК в качестве матрицы.
  • Потеря аминогруппы из нуклеотида также вызвана дезаминированием для того, чтобы не функционировать в качестве матрицы во время ошибок в репликации ДНК по водной реакции.
  • Эти непреднамеренные причины снова исправляются в процессе восстановления ДНК.
  • Но затем добавляется новый нуклеотид, который становится постоянной мутацией.
  • Это происходит во время синтеза новой цепи.
  • Накопленные мутации или постоянные изменения последовательности являются причиной такого плохого поведения клеточной ДНК.

Причины ошибок в репликации ДНК

Существует несколько причин возникновения ошибок в репликации ДНК. Давайте посмотрим, что они из себя представляют в деталях.

Ошибки репликации ДНК в основном вызваны разной природой пар оснований. Они могут быть как различной природы, так и не таутомерными по химическим формам.

Три основные причины ошибок в репликации ДНК: подробно обсуждается ниже:

1. Делеция. Делеция — одна из основных ошибок в репликации ДНК. Это вызывает сдвиг структуры всего генофонда. Он изменяет последовательность ДНК, разрушая один (как минимум) или несколько нуклеотидов.

2. Вставка. Вставка — еще одна основная ошибка в репликации ДНК. Это вызывает сдвиг структуры всего генофонда. Он изменяет последовательность ДНК, добавляя одну (как минимум) или более пар нуклеотидных оснований.

3. Замена оснований. Замена оснований также является одной из важных ошибок в репликации ДНК. Он заменяет нужный нуклеотид любым другим нуклеотидом, что меняет весь генофонд. Он также может заменить одну аминокислоту на другую.

Частота ошибок репликации ДНК

Как обсуждалось ранее, существует небольшая вероятность того, что при репликации ДНК могут возникнуть ошибки. Давайте посмотрим на скорость, с которой происходят ошибки в ДНК.

Частота ошибок репликации ДНК составляет один на 10^10 нуклеотидов при синтезе ДНК. Это так меньше, но последствия могут быть фатальными. Это от 10 ^ -9 до 10 ^ -11 ошибок в репликации ДНК на пару оснований. Высокая точность процесса очень важна для поддержания точности генетической идентичности.

Например, E. палочки делает только одну ошибку на миллиард копий нуклеотидов. Он заканчивает свою репликацию в течение 60 минут и может воспроизводить 2000 нуклеотидов в секунду. По сравнению с человеческим телом количество ошибок невелико.

Последствия ошибок в репликации ДНК

Последствия ошибок в репликации ДНК в основном фатальные. Давайте подробно рассмотрим последствия ошибок в репликации ДНК.

Ошибки в репликации ДНК могут привести к опухолям, раку и т. д. Ошибки могут привести к мутациям, которые в дальнейшем приводят к опухолям и, наконец, вызывают рак.

Некоторые последствия ошибок в репликации ДНК:

1. Мутация зародышевой линии

2. Хромосомные изменения

3. Мутация сдвига рамки считывания

4. Точечная мутация

Если ошибки в ДНК не исправляются вовремя корректурным чтением, происходят мутации. Некоторое влияние ошибок в репликации ДНК: серповидноклеточная анемия, одна из форм бета-талассемия, кистозный фиброз, и т.д.

Могут ли ошибки в репликации ДНК привести к мутациям?

Механизм восстановления исправляет все ошибки, возникающие во время репликации ДНК. Давайте обсудим, приводят ли ошибки в репликации ДНК к мутациям.

Ошибки в репликации ДНК могут привести к таким мутациям, как постоянная мутация. В механизме репарации ДНК ферменты репарации находят возникающие ошибки и устраняют их. Впоследствии они рекрутируют нужный нуклеотид на место. Но некоторые ошибки репликации пропускают эти процессы и происходят мутации.

Например, некоторые мутации замещения оснований являются точечными мутациями, такими как мутации молчания, миссенс и нонсенс. Помимо некоторых мутаций, таких как мутация сдвига рамки, зародышевая или соматическая мутация. Основными видами мутаций являются делеция, инверсия, вставка, дупликация, транслокация, амплификация гена и др.

Как ошибки в репликации ДНК могут привести к мутациям?

Ошибки в репликации ДНК могут привести к мутации даже при постоянной мутации. Так что это играет очень важную роль. Формированию некоторых фигур помогает ведение. Давайте объясним это.

В приведенном ниже списке подробно показано, как ошибки в репликации ДНК могут привести к мутациям:

  • Ошибки в репликации ДНК могут привести к мутациям, особенно в случае экспансии TNR (тринуклеотидный повтор).
  • Этот повтор способствует проскальзыванию ДНК-полимеразы во время репликации.
  • Вторичные структуры формируются как шпильки Intra strand.
  • Такие вторичные структуры образуются за счет повторяющейся последовательности тринуклеотидных расширений.
  • Для этого ферменты возвращаются и копируют прежнюю часть.
  • В результате репарация не происходит. Так как репарация ошибок репликации ДНК не происходит, она идет по предыдущему пути.
  • Для этого продолжаются ошибки репликации ДНК, и в результате происходит мутация, в частности, постоянная мутация.

Какие типы мутаций вызваны случайными ошибками в репликации ДНК?

Есть три типа мутаций, происходящих во время ошибок в репликации ДНК. Но типов под удаление, вставку, подстановку базы больше. Давайте обсудим их.

Типы мутаций, такие как точковая мутация, хромосомная мутация, зародышевая или соматическая мутация, а также мутация сдвига рамки считывания, вызваны случайными ошибками в репликации ДНК. Под точечной мутацией типов больше. Кроме того, эти мутации могут быть вызваны различными причинами.

Мутация вызывается веществом, называемым мутагеном. Это может быть радиация, химические вещества, токсичные материалы или что-то еще. Они очень спонтанны в окружающей среде.

Точечная мутация

Точечная мутация — это тип мутации, при котором изменяется, сдвигается или заменяется только один нуклеотид. Существует три типа точечных мутаций при ошибках репликации ДНК. Это немые, миссенс и нонсенс-мутации.

Хромосомная мутация

В случае хромосомной мутации структура хромосомы изменяется при ошибках репликации ДНК. Они могут быть изменены или изменены ядром.

Мутация сдвига рамки

При мутации со сдвигом рамки нуклеотиды могут быть добавлены или удалены из-за ошибок в репликации ДНК. Для этого изменяется смещение всего каркаса пула ДНК. Этот сдвиг может выполняться одним или несколькими нуклеотидами.

Индуцированные мутации инициируются ошибками в репликации ДНК.

Мутация изменяет всю последовательность ДНК конкретного организма. Давайте узнаем больше об индуцированных мутациях, которые инициируются ошибками в репликации ДНК.

Индуцированные мутации инициируются ошибками в репликации ДНК, так как при делении клеток в ДНК взрываются мутагены, которые в процессе репликации, привести их к мутации.

Затем индуцированная мутация приводит к постоянной мутации. Генная мутация может быть вызвана многими генами или может быть причиной потери одного или нескольких генов. Он может изменять нуклеотиды ДНК (один или несколько).

Как исправляются ошибки репликации ДНК?

Ошибки в репликации ДНК исправляются с помощью некоторых надежных процессов. Давайте посмотрим, что они из себя представляют в деталях.

Ошибки репликации ДНК исправляются в основном двумя процедурами: корректурой и исправлением несоответствия. Корректура — это то, где ошибки в репликации ДНК исправляются во время репликации ДНК, а исправление несоответствия — это то, где ошибки исправляются после репликации ДНК.

Редактирование

Вычитка создает структуру, которая приглашает другие белки исправить ошибку, потому что белки в ней способны сдерживать ошибки в репликации ДНК.

Когда происходит корректура, полимеразная форма ДНК выявляет ошибки в репликации ДНК. Затем он заменяет неправильно вставленный или удаленный нуклеотид. После исправления репликация продолжается своим потоком.

Несоответствие ремонта

Репарация несоответствия — это когда ошибки исправляются после того, как образование вилки не репарируется во время репликации ДНК. Но он специфичен для отдельных прядей. Ошибки в репликации ДНК исправляются после процесса, поскольку это окончательное исправление.

При репарации несоответствия существуют определенные гены, которые помогают предотвратить ошибки в репликации ДНК после завершения репликации. Гены PMS2, MLH1, MSH2, MSH6.

ошибки в репликации ДНК

Исправление ошибки репликации из википедия

.

Почему ошибки репликации ДНК более значимы, чем ошибки транскрипции?

Репликация — более важный процесс, чем транскрипция. Кроме того, ошибки транскрипции РНК не так важны, как ошибки репликации ДНК. Давайте обсудим это.

Ошибки репликации ДНК более серьезны, чем ошибки транскрипции РНК, поскольку они не передаются по наследству, как ошибки репликации ДНК. Кроме того, при транскрипции изменяется очень небольшое количество белков. Изменение не очень вредно, как репликация, и его можно вылечить.

Например, частота ошибок в транскрипции составляет от 2.3*10^-5 в мРНК до 5.2*10^-5 в рРНК на нуклеотид для определенного вида бактерий. Но она не передается следующему поколению, как ошибки в репликации ДНК.

Может ли клетка исправить ошибку репликации ДНК?

Клетка может исправлять некоторые ошибки репликации ДНК. Очень хорошо, что клетки обладают превосходным качеством, позволяющим исправлять ошибки. Давайте исследовать больше.

В некоторых случаях клетка может исправлять ошибки репликации ДНК. Клетки обладают особыми свойствами для борьбы с некоторыми ошибками репликации ДНК. Клетки также могут фиксировать их на определенный процент. В течение клеточного цикла, путем корректурного чтения и устранения несоответствий, клетки могут управлять ими.

Некоторые из механизмов репарации для борьбы и исправления ошибок в репликации ДНК во время клеточного цикла — это прямое обращение повреждения, эксцизионная репарация, пострепликационная репарация, BER (иссечение основания), NER (эксцизионная репарация нуклеотидов), MMR (репарация несоответствия), HR (гомологичная рекомбинация) и NHEJ (негомологичное соединение концов).

Почему ошибки в репликации ДНК так редки?

Ошибки в репликации ДНК настолько редки, что при копировании приходится одна ошибка на миллиарды нуклеотидов. Давайте поймем причину этого.

Ошибки в репликации ДНК настолько редки из-за вычитка и исправление несоответствий механизмы исправления ошибок. Иногда это происходит, когда полимераза ДНК вставляет неправильные нуклеотиды. Если это не так, они могут привести к мутации, которая может привести к раку..

Вычитка устраняет все ошибки перед репликацией, а несоответствие устраняет ошибки после репликации. В результате частота ошибок составляет одну на каждые 10^4-10^5 нуклеотидов в синтезе. Даже если есть какие-то неисправности, скорость составляет менее 0.001%.

CАКЛЮЧЕНИЕ

В конце статьи доказано, что ошибки в репликации ДНК очень редки, и если ошибка остается после механизмов репарации, это может привести к постоянной мутации (хотя и множеству небольших мутаций), которая затем приводит к раку или другим фатальным последствиям. условия здоровья и для следующих поколений. Поскольку репликация ДНК является очень важной и важной процедурой во время клеточного цикла, это высокозащищенная система.

Репарация ДНК

Репликация обеспечивает самокопирование генетического материала. При этом, благодаря принципу комплементарности, весьма высока точность сопоставления нуклеотидных последовательностей дочерней цепи к матричной ДНК. Кроме того, ДНК — достаточно химически инертное вещество, что обеспечивает ее большую стабильность по сравнению, например, с РНК. Однако этого мало, так как ДНК все же может повреждаться внешними воздействиями, также могут возникать ошибки на этапе репликации. Поэтому в клетках должны существовать механизмы исправления повреждений и ошибок синтеза, т. е. выполняться репарация ДНК.

Существует целый ряд репарационных механизмов, выполняющихся на различных этапах синтеза ДНК, а также в зависимости от типа возникающих ошибок.

Все вместе репарационные механизмы существенно снижают частоту ошибок в молекулах ДНК и направлены на поддержание стабильности наследственного материала. Однако, поскольку не все изменения структуры ДНК устраняются, возникают мутации, благодаря которым на Земле возникло разнообразие живых организмов.

Устранение ошибок ДНК-полимеразой

Прежде всего сама ДНК-полимераза при наращивании новой цепи ДНК проверяет, тот ли нуклеотид присоединяется к растущей нити.

Существуют измененные формы азотистых оснований, которые могут комплементарно связываться с нуклеотидами матрицы. Так измененная форма цитозина может связаться с аденином. Полимераза присоединит этот конечный нуклеотид к растущей цепи, но он быстро перейдет в свою обычную форму — станет обычным цитозином. При этом водородные связи разрушаются (т. к. нарушается комплементарность), и на конце получается неспаренный нуклеотид, однако ковалентно соединенный с синтезируемой цепью. Полимераза не может далее наращивать цепь. Сама полимераза или связанный с ней фермент редактирующая эндонуклеаза отщепляют последний «неправильный» нуклеотид.

В результате такого механизма самокоррекции частота ошибок репликации снижается в 10 раз. Если присоединение ошибочного нуклеотида на этапе синтеза ДНК составляет 10-5, то репарационная активность полимеразы снижает их количество до 10-6.

Репарационные механизмы

ДНК-полимераза исправляет часть ошибок репликации, но не все. Кроме того, изменения в последовательности нуклеотидов ДНК возникают и после ее удвоения. Так могут теряться пуриновые основания (аденин и гуанин), дезаминироваться цитозин, превращаясь в урацил. Эти и другие изменения возникают обычно из-за содержащихся в окружающей хромосомы среде определенные химически активных вещества. Ряд подобных соединений нарушает нормальное спаривание оснований. Под действием ультрафиолетового излучения два соседних остатка тимина могут образовать связи между собой, возникают тиминовые димеры.

Существует прямая репарация, когда, если это возможно, ферментативно восстанавливается исходная структура нуклеотидов, без их вырезания.

Эксцизионная репарация

Эксцизионная, или дорепликативная, репарация осуществляется до очередного цикла репликации.

Существует класс ферментов, обнаруживающих измененные последовательности нуклеотидов в одной из комплементарных цепей ДНК. После этого происходит удаление ошибочного участка и его замена вновь синтезированным. При этом матрицей служит участок комплементарной «правильной» нити.

Ферменты репарации обычно обнаруживают ошибки на новой нити ДНК, а не матричной. Между двумя цепями одной молекулы ДНК небольшое различие, заключающееся в степени метилирования азотистых оснований. У дочерней цепи оно отстает от синтеза. Ферменты распознают такую цепь и именно на ней исправляют участки, которые так или иначе не комплементарны участкам старой цепи. Кроме того, сигналами могут служить разрывы нити, которая у эукариот синтезируется фрагментами.

Фермент эндонуклеаза способна обнаруживать утрату пуриновых оснований. Данный фермент разрывает фосфоэфирную связь в месте повреждения. Далее действует фермент экзонуклеаза, который удаляет участок, содержащий ошибку. После этого дыра застраивается согласно комплементарности матрице.

ДНК-гликозилазы – целый класс ферментов, распознающих повреждения ДНК в результате дезаминирования, алкилирования и других структурных изменений ее оснований. Гликозилазы удаляют именно основания, а не нуклеотиды. После этого участки нити ДНК без оснований репарируются также как при «починке» пуринов.

Следует отметить, что дезаминирование азотистых оснований может привести к невозможности восстановления исходной последовательности нуклеотидов. Происходит замена одних пар оснований другими (например, Ц-Г заменится на Т-А).

Ферменты, удаляющие участки с тиминовыми димерами, распознают не отдельные ошибочные основания, а более протяженные участки измененной ДНК. Здесь также происходит удаление участка и синтез на его месте нового. Кроме того димеры тимина могут устраняться самопроизвольно под действием света — так называемая световая репарация.

Пострепликативная репарация

Если дорепликативная репарация не исправила измененные участки ДНК, то в ходе репликации происходит их фиксация. Одна из дочерних молекул ДНК будет содержать изменения в обоих своих нитях. В ней одни пары комплементарных нуклеотидов заменены на другие, или появляются бреши во вновь синтезированной цепи напротив измененных участков матричной.

Система пострепликативной репарации способна распознавать такие изменения ДНК. На этом этапе устранение повреждений ДНК осуществляется путем обмена фрагментами (т. е. рекомбинацией) между двумя новыми молекулами ДНК, одна из которых содержит повреждение, другая — нет.

Так происходит с димерами тимина, которые не были удалены на предыдущих этапах. Между двумя рядом стоящими тиминами присутствуют ковалентные связи. Из-за этого они не способны связываться водородными связями с ковалентной цепью. В результате, когда на матричной цепи, содержащей тиминовый димер, синтезируется дочерняя цепь, в ней образуется брешь. Этот разрыв распознается ферментами репарации. Понятно, что правильного участка у данной молекулы ДНК нет (одна нить содержит тиминовый димер, другая — дыру). Поэтому единственный выход — это взять участок ДНК со «здоровой» молекулы, который берется с матричной цепи этой молекулы ДНК. Образующаяся здесь дыра заполняется по принципу комплиментарности.

SOS-система

Значительная часть повреждений ДНК устраняется с помощью описанных репарационных механизмов. Однако если ошибок остается слишком много, то обычно включается так называемая SOS-система, состоящая из своей группы ферментов, которые могут заполнять дыры, не обязательно соблюдая принцип комплементарности. Поэтому срабатывание SOS-системы часто служит причиной возникновения мутаций.

Если же изменение ДНК слишком существенное, то репликация блокируется, и клетка не будет делиться.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Исправление ошибок при регистрации ооо
  • Исправление ошибок горе ремонтников 9 букв сканворд
  • Исправление ошибок ндс прошлых периодов 1с
  • Исправление ошибок съемного диска
  • Исправление ошибок юсб