Репарация ДНК. Болезни, связанные с нарушением репарации

РЕПАРАЦИЯ — функция клеток, заключающаяся в способности исправлять повреждения в молекулах ДНК (была обнаружена в 1949 г. А. Кельнером, Р. Дюльбекко и И.Ф. Ковалевым независимо друг от друга).

ФОТОРЕАКТИВАЦИЯ или СВЕТОВАЯ репарация. В результате УФ – облучения целостность молекул ДНК нарушается, так как в ней возникают димеры, т. е. сцепленные между собой соединения в области пиримидиновых оснований. Фотореактивация катализируется ферментом фотолиазой, который активируется фотоном света и расщепляет димер на исходные составляющие.

ТЕМНОВАЯ или ЭКСЦИЗИОННАЯ репарация. Осуществляется в пять этапов: 1 – нарушения узнаются специфическими белками; 2 – эндонуклеазы делают надрезы в поврежденной цепи; 3 – экзонуклеазы осуществляют вырезание поврежденного участка; 4 – синтез нового участка по принципу комплементарности взамен удаленного фрагмента, с помощью ДНК-полимеразы; 5 – ДНК-лигаза соединяет концы старой цепи и восстановленного участка.

С нарушением репаративных процессов в ДНК связано развитие некоторых заболеваний. Пигментная ксеродерма –наследственное заболевание кожи, проявляющееся повышенной чувствительностью к ультрафиолетовому облучению, проявляется в возрасте двух-трех лет. В результате мутации неактивны белки, репарирующие ДНК. Повреждения накапливаются и со временем приводят к раку кожи.

Синдром Блума –аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся телеангиэктатической эритемой лица, повышенной фоточувствительностью, задержкой роста. Культура лимфоцитов и фибробластов больных отличается высокой частотой хромосомных аберраций и повышенной чувствительностью к УФ-облучению, отмечена недостаточность фермента ДНК-лигазы I.

Синдром Коккейна – наследственное заболевание, с поражением кожи и её придатков, органов зрения, слуха и нарушением репарации. Синдром обусловлен мутациями в генах, кодирующие белки, ответственные за эксцизионную репарацию. Ребенок имеет внешний вид «старика», волосы быстро седеют, повышенная фоточувствительность может стать причиной появления на лице пигментации.

Анемия Фанкони – аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся поражением всех элементов костного мозга, наблюдается нарушение вырезания пиримидиновых димеров, а также нарушение репарации межцепочечных сшивок.

2.9. Генетическая инженерия — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Основными направлениями генной инженерии являются: создание трансгенных растений и животных, разработка принципов генной терапии.

Генно-инженерные работы выполняются в несколько этапов:

1. Получают нужный ген, готовый для последующих процедур трансгенеза. Ген может быть выделен из естественных источников, синтезирован химически по имеющейся последовательности нуклеотидов, получен с помощью полимеразной цепной реакции или путем копирования ДНК на РНК-матрице с использованием обратной транскриптазы;

2. Подбирают вектор, обладающий всеми необходимыми характеристиками;

3. Вектор и клонированный ген обрабатывают одинаковыми рестриктазами;

4. Сшивают вектор и встроенный ген с помощью ДНК-лигазы;

5. Вводят рекомбинантную конструкцию из вектора и встроенного гена в клетки–мишени реципиента – осуществляют трансформации;

6. Проверяют наличие трансгена в клетках – мишенях.