Пострепликационная репарация

Пострепликационная репарация — это восстановление повреждений ДНК , происходящих после репликации .

Некоторые примеры генов у человека включают:

Точная и эффективная репликация ДНК имеет решающее значение для здоровья и выживания всех живых организмов. В оптимальных условиях репликативные ДНК-полимеразы ε, δ и α могут работать согласованно, обеспечивая эффективную репликацию генома с высокой точностью в каждом клеточном цикле. Однако ДНК постоянно подвергается воздействию экзогенных и эндогенных генотоксических угроз, включая солнечное ультрафиолетовое (УФ) излучение и активные формы кислорода (АФК), образующиеся как побочный продукт клеточного метаболизма. Поврежденная ДНК может действовать как стерический блок для репликативных полимераз, тем самым приводя к неполной репликации ДНК или образованию разрывов вторичной цепи ДНК в местах остановки репликации. Неполный синтез ДНК и разрывы цепей ДНК являются потенциальными источниками геномной нестабильности. Существует арсенал механизмов восстановления ДНК, позволяющих восстанавливать различные формы поврежденной ДНК и минимизировать геномную нестабильность. Для большинства механизмов репарации ДНК требуется неповрежденная цепь ДНК в качестве матрицы для восстановления поврежденной цепи.

Повреждение ДНК препятствует нормальному ферментативному синтезу ДНК репликационной вилкой . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} В поврежденных участках генома как прокариотические , так и эукариотические клетки используют ряд механизмов пострепликационной репарации (PRR) для завершения репликации ДНК. Химически модифицированные основания могут быть обойдены любыми подверженными ошибкам ^{[ 5 ]} или без ошибок ^{[ 6 ]} транслезионные полимеразы или посредством генетического обмена с сестринскими хроматидами . ^{[ 7 ]} Репликации ДНК с разорванным сахаро-фосфатным остовом, скорее всего, способствуют гомологичные рекомбинационные белки, которые придают устойчивость к ионизирующей радиации . Активность ферментов PRR регулируется SOS-реакцией у бактерий и может контролироваться реакцией пострепликационной контрольной точки у эукариот. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Выяснение механизмов PRR является активной областью исследований молекулярной биологии , и терминология в настоящее время меняется. Например, PRR недавно назвали «толерантностью к повреждению ДНК», чтобы подчеркнуть случаи, когда пострепликационные повреждения ДНК восстанавливаются без удаления исходной химической модификации ДНК. ^{[ 10 ]} Хотя термин PRR чаще всего использовался для описания восстановления одноцепочечных пострепликационных разрывов напротив поврежденных оснований, было предложено более широкое использование. ^{[ 8 ]} В этом случае термин PRR будет охватывать все процессы, которые способствуют репликации поврежденной ДНК, включая те, которые восстанавливают двухцепочечные разрывы , вызванные репликацией .

Клетки меланомы обычно дефектны в пострепликационной репарации повреждений ДНК , которые имеют форму димеров циклобутан-пиримидина — типа повреждений, вызванных ультрафиолетовым излучением. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Особый процесс репарации, который кажется дефектным в клетках меланомы, - это гомологичная рекомбинационная репарация. ^{[ 12 ]} Дефектная пострепликационная репарация димеров циклобутан-пиримидина может привести к мутациям , которые являются основной причиной меланомы.

Ссылки

^ Рупп В.Д., Ховард-Фландерс П. (январь 1968 г.). «Разрывы в ДНК, синтезированной в дефектном по эксцизии штамме Escherichia coli после ультрафиолетового облучения». Журнал молекулярной биологии . 31 (2): 291–304. дои : 10.1016/0022-2836(68)90445-2 . ПМИД 4865486 .
^ Леманн А.Р. (декабрь 1972 г.). «Пострепликационная репарация ДНК в клетках млекопитающих, облученных ультрафиолетом. Никаких пробелов в ДНК, синтезированных поздно после ультрафиолетового облучения, не существует». Европейский журнал биохимии . 31 (3): 438–45. дои : 10.1111/j.1432-1033.1972.tb02550.x . ПМИД 4675366 .
^ ди Каприо Л., Кокс Б.С. (июнь 1981 г.). «Синтез ДНК в дрожжах, облученных УФ-излучением». Мутационные исследования . 82 (1): 69–85. дои : 10.1016/0027-5107(81)90139-1 . ПМИД 7022172 .
^ Пракаш Л. (1981). «Характеристика пострепликационной репарации у Saccharomyces cerevisiae и эффектов мутаций rad6, rad18, rev3 и rad52». Молекулярная и общая генетика . 184 (3): 471–8. дои : 10.1007/bf00352525 . ПМИД 7038396 . S2CID 22330052 .
^ Моррисон А., Кристенсен Р.Б., Элли Дж., Бек А.К., Бернстайн Э.Г., Лемонтт Дж.Ф., Лоуренс К.В. (октябрь 1989 г.). «Предполагается, что REV3, ген Saccharomyces cerevisiae, функция которого необходима для индуцированного мутагенеза, кодирует несущественную ДНК-полимеразу» . Журнал бактериологии . 171 (10): 5659–67. дои : 10.1128/jb.171.10.5659-5667.1989 . ПМК 210411 . ПМИД 2676986 .
^ Масутани С., Кусумото Р., Ямада А., Домаэ Н., Ёкой М., Юаса М. и др. (июнь 1999 г.). «Ген XPV (вариант пигментной ксеродерма) кодирует эта-полимеразу ДНК человека». Природа . 399 (6737): 700–4. Бибкод : 1999Natur.399..700M . дои : 10.1038/21447 . ПМИД 10385124 . S2CID 4429698 .
^ Чжан Х, Лоуренс CW (ноябрь 2005 г.). «Безошибочный компонент пути устойчивости к повреждению ДНК RAD6/RAD18 почкующихся дрожжей использует рекомбинацию сестринских цепей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (44): 15954–9. Бибкод : 2005PNAS..10215954Z . дои : 10.1073/pnas.0504586102 . ПМК 1276054 . ПМИД 16247017 .
^ Jump up to: ^а ^б Каллегари А.Дж., Келли Т.Дж. (март 2007 г.). «Проливаем свет на контрольно-пропускной пункт повреждения ДНК» . Клеточный цикл . 6 (6): 660–6. дои : 10.4161/cc.6.6.3984 . ПМИД 17387276 .
^ Лопес М., Фойани М., Сого Дж.М. (январь 2006 г.). «Множество механизмов контролируют целостность хромосом после разъединения репликационной вилки и ее перезапуска при непоправимых повреждениях УФ-излучением» . Молекулярная клетка . 21 (1): 15–27. doi : 10.1016/j.molcel.2005.11.015 . ПМИД 16387650 .
^ Фридберг ЕС (декабрь 2005 г.). «Страдание в тишине: терпимость к повреждению ДНК». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 6 (12): 943–53. дои : 10.1038/nrm1781 . ПМИД 16341080 . S2CID 22853897 .
^ Браш Д.Э., Зейдман М.М. (январь 2020 г.). «Дефектная пострепликационная репарация УФ-фотопродуктов при меланоме: мутаторный фенотип» . Молекулярная онкология . 14 (1): 5–7. дои : 10.1002/1878-0261.12612 . ПМК 6944110 . ПМИД 31821728 .
^ Jump up to: ^а ^б Пейви С., Пиндер А., Фернандо В., Д'Арси Н., Матигиан Н., Скаламера Д. и др. (январь 2020 г.). «Множественные узлы взаимодействия определяют реакцию пострепликационного восстановления на повреждение ДНК, вызванное УФ-излучением, которое является дефектным при меланоме и коррелирует с мутационной нагрузкой УФ-сигнатуры» . Молекулярная онкология . 14 (1): 22–41. дои : 10.1002/1878-0261.12601 . ПМК 6944116 . ПМИД 31733171 .

[pmid4865486-1] Рупп В.Д., Ховард-Фландерс П. (январь 1968 г.). «Разрывы в ДНК, синтезированной в дефектном по эксцизии штамме Escherichia coli после ультрафиолетового облучения». Журнал молекулярной биологии . 31 (2): 291–304. дои : 10.1016/0022-2836(68)90445-2 . ПМИД 4865486 .

[pmid4675366-2] Леманн А.Р. (декабрь 1972 г.). «Пострепликационная репарация ДНК в клетках млекопитающих, облученных ультрафиолетом. Никаких пробелов в ДНК, синтезированных поздно после ультрафиолетового облучения, не существует». Европейский журнал биохимии . 31 (3): 438–45. дои : 10.1111/j.1432-1033.1972.tb02550.x . ПМИД 4675366 .

[pmid7022172-3] ди Каприо Л., Кокс Б.С. (июнь 1981 г.). «Синтез ДНК в дрожжах, облученных УФ-излучением». Мутационные исследования . 82 (1): 69–85. дои : 10.1016/0027-5107(81)90139-1 . ПМИД 7022172 .

[pmid7038396-4] Пракаш Л. (1981). «Характеристика пострепликационной репарации у Saccharomyces cerevisiae и эффектов мутаций rad6, rad18, rev3 и rad52». Молекулярная и общая генетика . 184 (3): 471–8. дои : 10.1007/bf00352525 . ПМИД 7038396 . S2CID 22330052 .

[pmid2676986-5] Моррисон А., Кристенсен Р.Б., Элли Дж., Бек А.К., Бернстайн Э.Г., Лемонтт Дж.Ф., Лоуренс К.В. (октябрь 1989 г.). «Предполагается, что REV3, ген Saccharomyces cerevisiae, функция которого необходима для индуцированного мутагенеза, кодирует несущественную ДНК-полимеразу» . Журнал бактериологии . 171 (10): 5659–67. дои : 10.1128/jb.171.10.5659-5667.1989 . ПМК 210411 . ПМИД 2676986 .

[pmid10385124-6] Масутани С., Кусумото Р., Ямада А., Домаэ Н., Ёкой М., Юаса М. и др. (июнь 1999 г.). «Ген XPV (вариант пигментной ксеродерма) кодирует эта-полимеразу ДНК человека». Природа . 399 (6737): 700–4. Бибкод : 1999Natur.399..700M . дои : 10.1038/21447 . ПМИД 10385124 . S2CID 4429698 .

[pmid16247017-7] Чжан Х, Лоуренс CW (ноябрь 2005 г.). «Безошибочный компонент пути устойчивости к повреждению ДНК RAD6/RAD18 почкующихся дрожжей использует рекомбинацию сестринских цепей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (44): 15954–9. Бибкод : 2005PNAS..10215954Z . дои : 10.1073/pnas.0504586102 . ПМК 1276054 . ПМИД 16247017 .

[Callegari_2007-8] Jump up to: ^а ^б Каллегари А.Дж., Келли Т.Дж. (март 2007 г.). «Проливаем свет на контрольно-пропускной пункт повреждения ДНК» . Клеточный цикл . 6 (6): 660–6. дои : 10.4161/cc.6.6.3984 . ПМИД 17387276 .

[pmid16387650-9] Лопес М., Фойани М., Сого Дж.М. (январь 2006 г.). «Множество механизмов контролируют целостность хромосом после разъединения репликационной вилки и ее перезапуска при непоправимых повреждениях УФ-излучением» . Молекулярная клетка . 21 (1): 15–27. doi : 10.1016/j.molcel.2005.11.015 . ПМИД 16387650 .

[pmid16341080-10] Фридберг ЕС (декабрь 2005 г.). «Страдание в тишине: терпимость к повреждению ДНК». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 6 (12): 943–53. дои : 10.1038/nrm1781 . ПМИД 16341080 . S2CID 22853897 .

[pmid31821728-11] Браш Д.Э., Зейдман М.М. (январь 2020 г.). «Дефектная пострепликационная репарация УФ-фотопродуктов при меланоме: мутаторный фенотип» . Молекулярная онкология . 14 (1): 5–7. дои : 10.1002/1878-0261.12612 . ПМК 6944110 . ПМИД 31821728 .

[Pavey2010-12] Jump up to: ^а ^б Пейви С., Пиндер А., Фернандо В., Д'Арси Н., Матигиан Н., Скаламера Д. и др. (январь 2020 г.). «Множественные узлы взаимодействия определяют реакцию пострепликационного восстановления на повреждение ДНК, вызванное УФ-излучением, которое является дефектным при меланоме и коррелирует с мутационной нагрузкой УФ-сигнатуры» . Молекулярная онкология . 14 (1): 22–41. дои : 10.1002/1878-0261.12601 . ПМК 6944116 . ПМИД 31733171 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

v т и восстановление ДНК
Эксцизионное восстановление	База эксцизионного ремонта / сайт AP ДНК-гликозилаза Урацил-ДНК-гликозилаза Поли-АДФ-рибозо-полимераза Эксцизионная нуклеотидная репарация / ERCC XPA XPB XPC XPD/ERCC2 XPE/DDB1 XPF/DDB1 XPG/ERCC5 ЭРСС1 РПА РАД23А РАД23Б Эксцинуклеаза Исправление несоответствия ДНК МЛХ1 МШ2
Гомологичная рекомбинация	РекА RecBCD Путь RecF RecQ-геликаза РАД51 Sgs1 Slx4 ЛексА
Другие пути	Транскрипционно-связанная репарация ERCC6 ERCC8 Гомологическая направленная репарация негомологичное соединение концов К Соединение концов, опосредованное микрогомологией Пострепликационная репарация Фотолиаза CRY1 CRY2
Регулирование	SOS ящик SOS-ответ
Другое/несгруппировано	август ПЦРА Ядерный антиген пролиферирующих клеток 8-оксогуанин Адаптивный ответ Контрольная точка мейотической рекомбинации ДНК-геликаза : BLM WRN Белки FANC : основной белковый комплекс Фэнтези ФАНЦБ ФАНКК ФАНС ФАНКФ ФАНКГ ФАНКЛ ФАНКМ ФАНКД1 ФАНКД2 ТОЧКА ФАНКЖ ФАНЦН
Категория