Повреждения оснований ДНК химическими мутагенами

Азотистые основания в ДНК могут подвергаться разнообразным повреждениям: алкилированию, окислению, восстановлению или связыванию основания с формамидными группировками. Репарация начинается с присоединения ДНК-N-гликозилазы к повреждённому основанию. Существует множество ДНК-М-гликозилаз, специфичных к разным модифицированным основаниям. Ферменты гидролитически расщепляют N-гликозидную связь между изменённым основанием и дезоксирибозой, это приводит к образованию АП-сайта в цепи ДНК (первый этап). Репарация АП-сайта может происходить или только при участии ДНК-инсертазы, которая присоединяет к дезоксирибозе основание в соответствии с правилом комплементарности, или при участии всего комплекса ферментов, участвующих в репарации: АП-эндонуклеазы, АП-экзонуклеазы, ДНК-полимеразы β и ДНК-лигазы.

В. Дефекты репарационных систем и наследственные болезни

Репарация необходима для сохранения нативной структуры генетического материала на протяжении всей жизни организма. Снижение активности ферментов репарационных систем приводит к накоплению повреждений (мутаций) в ДНК.

Причиной многих наследственных болезней человека выступает нарушение отдельных этапов процесса репарации.

Типы РНК: особенности строения, размеры и разнообразие молекул, локализация в клетке, функции. Биосинтез РНК (транскрипция). Строение рибосом и полирибосом. Синтез аминоацил-тРНК. Субстратная специфичность аминоацил-тРНК-синтетаз.

ТРНК — модель «клеверный лист». В каждой молекуле тРНК есть участки не учавствующие в образовании водородных связей между нуклеотидными остатками. К ним относится участок, ответственный за связывание с аминокислотой на 3*конце молекулы и антикодон — специфический триплет нуклеотидов, взаимодействующий комплементарно с с кодоном мРНК.

В состав входят минорные основания — метилированные основания, изомеры и аналоги пиримидинов. Функции — обеспечивают устойчивость тРНК к действию нуклеаз цитоплазмы и поддерживают определнную третичную структуру молекулы, тк не могут учавствовать в образовании комплементарных пар, и препятствуют спирализации определенных участков тРНК.

МРНК — первичная структура у всех идентична 5*-конец (+кэп) и 3*-конец. ….НТ отделяют кэп от инициирующего кодона, за кодирующим обычно терминирующий участок.

РРНК — многочисленные спирализованные участки. Содержат несколько модифицированных НТ, чаще всего это метилированные производные азотистых оснований или рибозы. РРНК образует комплексы с белками — рибосомы.

Транскрипция. В ходе процесса образуются молекулы мРНК, служащие матрицей для синтеза белков, а также другие виды РНК.

Место — ядро.

Принцип — комплементарное спаривание оснований в молекуле РНК. ДНК служит матрицей и в ходе транскрипции не изменяется.

Рибонуклеозидтрифосфаты (ЦТФ,ГТФ,АТФ,УТФ) — субстраты и источники энергии для протекания полимеразной реакции, образования фосфодиэфирной связи между рибонуклеозидмонофосфатами.

Начало в промоторах, конец в терминаторах. Единица транскрипции — транскриптон.

Фермент — РНК-полимераза.

Инициация — активация промотора ТАТА-фактором (облегчение взаимодействия с РНК-полимеразой). Факторы инициации вызывают изменение конформации РНК-полимеразы и обеспечивают раскручивание примерного одного витка спирали ДНК (транскрипционная вилка)

Элонгация — факторы элонгации повышают активность полимеразы и облегчают расхождение цепей ДНК. Синтез молекулы РНК идет от 5* к 3* концу комплементарно матричной цепи ДНК. После пройденного участка ДНК соединяется.

Терминация — завершение в терминаторах, факторы терминации облегчают отделение первичного транскрипта, комплементарного матрице и полимеразы от матрицы.

Строение рибосом и полисом.

Аминокислота взаимодействует с АТФ и активируется, образуя аминоациладенилат, который, не освобождаясь из связи с ферментом (Е), отдаёт активированную аминокислоту тРНК с образованием аминоацил-тРНК (аа-тРНК).

Суммарную реакцию, катализируемую аминоацил-тРНК синтетазами в присутствии ионов Mg2+, можно представить следующим образом:

Аминокислота +тРНК + АТФ -" аминоацил - тРНК + АМФ + PPi.

Для каждой аминокислоты существует свой фермент - своя аминоацил тРНК синтетаза: для глутамата - глутамил-тРНК синтетаза, гистидина - гистидил-тРНК синтетаза и т.д.

Энергия, заключённая в макроэргической сложноэфирной связи аминоацил-тРНК, впоследствии используется на образование пептидной связи в ходе синтеза белка.

Чрезвычайно высокая специфичность аа-тРНК синтетаз в связывании аминокислоты с соответствующими тРНК лежит в основе точности трансляции генетической информации. В активном центре этих ферментов есть 4 специфических участка для узнавания: аминокислоты, тРНК, АТФ и четвёртый - для присоединения молекулы Н2О, которая участвует в гидролизе неправильных аминоациладенилатов. За счёт существования в активном центре этих ферментов корректирующего механизма, обеспечивающего немедленное удаление ошибочно присоединённого аминокислотного остатка, достигается поразительно высокая точность работы: на 1300 связанных с тРНК аминокислот встречается только одна ошибка.

Аминокислота, присоединяясь к тРНК, в дальнейшем не определяет специфических свойств аа-тРНК, так как её структуру не узнаёт ни рибосома, ни мРНК. Участие в синтезе белка зависит только от структуры тРНК, а точнее, от комплементарного взаимодействия антикодона аминоацил-тРНК с кодоном мРНК.

Антикодон расположен в центральной (антикодоновой) петле тРНК. Узнавание тРНК аа-тРНК синтетазами не всегда происходит по антикодоновой петле. Активный центр некоторых ферментов обнаруживает комплементарное соответствие другим участкам пространственной структуры тРНК.