Новой главой в развитии молекулярной генетики стало учение о системе репарирующих ферментов, исправляющих повреждения генетических структур, вызванные облучением или обработкой химическими агентами. Первоначально репарирующие системы были найдены только у бактерий и фагов, но в настоящее время получены доказательства, что репарация активно осуществляется и в грибах, и в водорослях, и в клетках высших растений и животных.
Наиболее хорошо изучены два вида репараций — фотореактивация и темновая репарация. Под фотореактивацией понимают восстановление нормальной жизнедеятельности клеток, предварительно облученных ультрафиолетовым светом, а затем
освещенных видимым светом. Обязательным условием фотореактивации, заканчивающейся восстановлением жизнедеятельности, является наличие фотореактивирующего фермента. Этот фермент был выделен (но не очищен) в лаборатории Клода Руперта и изучен в реакциях in vitro и in vivo. Фотореактивации могут подвергаться разные реакции организмов: синтез отдельных ферментов, способность деления, размножения, синтез различных метаболитов клетки и т. д.
Однако было найдено, что в некоторых случаях наблюдается реактивация не только при освещении облученных УФ-лучами клеток видимым светом, но и в темноте. Этот вид реактивации, не связанный с квантами света, был назван темновой репарацией. Оказалось, что темновая репарация так же широко распространена в живом мире, как и фотореактивация, но ее молекулярный механизм в корне отличен от фотореактивации. Если при фотореактивации репарирующие ферменты восстанавливают нативную структуру ДНК путем разъединения связей, возникших после ультрафиолетового облучения, то процесс темновой репарации протекает гораздо сложнее. С помощью эндонуклеаз, а затем экзонуклеаз происходит вырезание из ДНК поврежденного участка из одной нити, а затем с помощью полимеразы ДНК происходит застройка вырезанного участка в соответствии с правилами комплементарности. Тем самым восстанавливается нативная структура ДНК. Процесс заканчивается соединением вновь синтезированного участка с концом старой нити ДНК. Последняя реакция происходит с участием вновь открытого фермента — полинуклеотидлигазы.
По-видимому, реакция темновой репарации имеет гораздо более широкое распространение в живом мире хотя бы потому, что при темновой репарации могут восстанавливаться повреждения, нанесенные различными агентами как лучевой, так и химической природы. Репарирующие ферменты системы темновой репарации узнают любые изменения ДНК, нарушающие правильность двойной спирали Уотсона — Крика (нарушения вторичной конфигурации ДНК), вырезают их и после этого с помощью репаративного синтеза восстанавливают нативную структуру. Высказываются довольно обоснованные предположения о том, что ферменты темновой репарации могут принимать участие в таком важнейшем генетическом акте, как рекомбинация. Выделено большое количество мутантов бактериальных клеток, дефектных в системе темновой репарации, и показано, что в бактериальной хромосоме имеется по крайней мере четыре гена темновой репарации.
Описано большое число других систем репарации, возможно, близких по своим механизмам фотореактивации и темновой репарации. В их числе следует упомянуть ультрафиолетовую реактивацию, осуществляющуюся при слабом облучении бактериальных клеток ультрафиолетовыми лучами и затем инфицированных фагами, подвергнувшимися облучению высокими дозами ультрафиолетовых лучей. Описаны тепловая реактивация, реактивация при выдерживании в жидкой среде и т. д.
В настоящее время теория мутаций изучается не только с позиций первичного поражения молекулы ДНК и ее последующей репликации, но и в связи с активностью репарирующих ферментов, участвующих в переходе предмутационных состояний в мутационные.
—Источник—
Дубинин, Н.П. Горизонты генетики/ Н.П. Дубинин. – М.: Просвещение, 1970.- 560 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
