відновлення ДНК
В бактеріях при реплікації утворюється багато копій плазмід, і таким чином можна «виростити» великі кількості вбудованих фрагментів ДНК, а потім знову просто виділити їх шляхом розщеплення тим же самим ферментом рестрикції з поділом отриманих продуктів гель-електрофорезом. Використання цього методу рекомбінації ДНК зробило революцію у вивченні генів. [. ]
Відновлення (репарація) ДНК - реконструкція пошкодженої ДНК. [. ]
Ланцюги ДНК лише щодо стійки, в результаті чого в ДНК можуть виникнути пошкодження в основному у вигляді тимінових димарів. Однак ці пошкодження доступні для репарації (відновлення), яка підтримує стабільність ДНК. [. ]
Третій механізм відновлення пошкоджень ДНК називають постреплікаціонним, або рекомбінаційним відновленням (рис. 122). Він полягає в тому, що синтез ДНК в УФ-опромінених клітинах йде з нормальною швидкістю вздовж хромосоми лише до димеру, перед яким він сповільнюється на кілька секунд, після чого починається знову, але вже на іншій стороні димера. Оскільки ДНК-полімераза перескакує через димер, то в дочірньої ланцюга ДНК утворюється пролом. [. ]
Пошкодження, що викликаються в ДНК хімічними мутагенами, також відновлюються за допомогою того чи іншого механізму. Кожен з механізмів відновлення ДНК є, по суті, системою захисту ДНК. У той же час відновлення ДНК часто супроводжується помилками, що проявляються у формі мутацій. [. ]
Цей процес закінчується рекомбинацией уздовж молекули ДНК після її реплікації, при якій дочірня ланцюг, що несе в якій-небудь ділянці пролом, злучається іншої дочірньої ланцюгом (комплементарної), що несе пролом в іншому місці. Це спарювання дозволяє відновлювальний синтез, який забезпечує відновлення правильної послідовності району в кожній проломи. Як шаблон використовується відповідний інтактних район іншої дочірньої ланцюга. Рекомбінаційні події на рівні кожної проломи призводять до реконструкції інтактною молекули ДНК, здатної до подальшої реплікації. Рекомбінаційно відновлення ДНК забезпечується поруч білків-рекомбіназа. [. ]
Як уже відзначено, рестрикційні лінійні фрагменти векторної ДНК здатні до відновлення кільцевої структури без включення в них клонованих сегментів. Щоб зменшити частоту спонтанного освіти таких кільцевих молекул векторної ДНК, рестрікти векторної ДНК обробляють фосфатазою. В результаті цього утворення кільцевих молекул ДНК стає неможливим, оскільки будуть відсутні кінці 5 -Р04, необхідні для дії лігази. [. ]
Ці дані припускають, що при дуже низькому рівні радіації, коли відновлення ДНК після прямих пошкоджень відбувається, очевидно, дуже ефективно, спостерігається переважання непрямого хімічного пошкодження клітинних структур (наприклад фосфоліпідних мембран), так як для функціонального пошкодження потрібна мала доза радіації. [. ]
Підраховано, що в геномі тваринної клітини протягом доби утворюється Ю5 спонтанних ушкоджень ДНК (Виленчик, 1980). У рослини ця величина повинна бути більше, так як воно має менше можливостей уникати зовнішніх впливів. Порушення в геномі усуваються за допомогою різних типів репараційних механізмів. Вони вивчені переважно на мікробних і тваринних клітинах, підданих дії УФ і іонізуючої радіації. Процеси відновлення пошкодженої ДНК виявлені і у рослинних клітин. [. ]
Мутагенні і летальні ефекти мутагенів супроводжуються структурними ушкодженнями, які вони викликають в молекулах ДНК. Наприклад, в геномі людини безперервно відбуваються випадкові зміни (пошкодження), але зберігаються лише окремі з них. Причому дуже рідко. Так з 1000 замін азотистих основ лише одна призводить до мутацій. Причина полягає в тому, що ці ушкодження часто схильні до відновлення. Процес реконструкції пошкоджень ДНК називають відновленням або репарацією ДНК. [. ]
Попередити розвиток пухлинних захворювань можна, хаті гаю таких впливів на організм, які б перевантажували за. Щитно механізми. Наприклад, щоб не перевантажувати можливість відновлення ДНК, потрібно уникати дії чинників здатних підсилити спонтанну нестабільність ДНК або викликати додаткове число пошкоджень ДНК. У 1985 р в НДІ протиракового центру в Токіо виявили, що дим однієї сигарети індукує в ДНК клітин людини 104 розривів в розрахунку на кожну клітину. Це число розривів еквівалентно числу ушкоджень, індукованих у-опроміненням великої дози, причому ці механізми подібні до тих, за якими проходять спонтанні ушкодження ДНК, що накопичуються з віком при природному старінні. [. ]
Вплив на обмін речовин. ЕМП багатодітній родині і вплив на обмін речовин і, зокрема, на обмін нуклеїнових кислот, які відіграють важливу роль в життєдіяльності організму. ЕМП викликає виражені зміни в кількісний вміст РНК і ДІК, зменшення їх в головному мозку (кількість ДНК знижувався більш різко) і підвищення в селезінці і печінці, що, мабуть, пов'язано з прагненням організму до відновлення нормальної функції органів. На це вказують ознаки морфологічної регенерації цих органів - збільшення розміру і маси, гіперпластичні зміни фолікулів селезінки (Ю. Д. Думанський та ін. 1975). [. ]
Деякі з потенційно летальних або вторинних ушкоджень, індукованих рентгенівським випромінюванням, можуть бути відновлюваними за допомогою рекомбінації або будь-якого іншого механізму, в якому беруть участь ферменти-рекомбінази. Передбачається також, що на відміну від пошкоджень ДНК, індукованих УФ-випромінюванням, ушкодження, індуковані рентгенівським випромінюванням, схильні до відновлення (через рекомбінацію) ще до першої постлучевого реплікації. [. ]
Припустимо, що конкретної генній структурі відповідає поява в ЦЕЧ свого різновиду ЦО, наприклад: П] = / (/); П2 = / (/ 72); П3 = / (Х "), де ІХ" - асоціативні ЦО. Тоді на підставі прийнятої індикації структур П, на рис. 2.13 можна вважати, що залежність 1 відповідає ЕМ-поглинання онковірус (мішень ДНК онковірус), залежність 2 ЕМ-погло- ■ ню виникають генних структур в ДНК онковірус, залежність 3 - впливу на стан 2 ЕМІ УФ-діапазону (створення базової генної структури ДНК онковірус), залежно 4 115 - подальшого впливу ЕМІ видимого діапазону (створення спектра генних структур П (в ДНК онковірус), залежність 6 - термічного відновлення стану 2. [.]
Кожне ядро зазвичай містить одне, але іноді і більшу кількість ядерець. Зазвичай вони бувають діаметром 1-2 мкм, хоча зустрічаються і більші. Ядерця складаються з дуже щільного речовини і позбавлені мембранного бар'єру. У них, на відміну від хроматину, накопичується чи не ДНК, а РНК. Під час ядерного ділення ядерця зазнають циклічні перетворення, пов'язані з розпушуванням, втратою фарбувальної здатності і диспергированием (розсіюванням) під час першої стадії ядерного ділення (профази) і конденсацією, відновленням фарбувальної здатності з повною реконструкцією свого вигляду до кінця цього процесу (в тіло-фазі ). [. ]
Однак опромінення радіацією від джерел навколишнього середовища відбувається протягом усього періоду розвитку: і в перші 3 місяці, в період найбільшої чутливості, в період найшвидшого ділення клітин і їх видозміни, коли всі органи знаходяться в стадії формування. В цей час ще не повністю вироблені ензими, відповідальні, зокрема, за відновлення пошкоджених молекул ДНК, і ще не розвинена здатність до розпізнавання і придушення ракових клітин, вірусів і бактерій. Таким чином, в цей час чутливість до впливу будь-яких чинників навколишнього середовища буде підвищеною. Трагічним є, наприклад, випадок з Талідамід [41, 42]. [. ]
Вивчення хлоропластів за допомогою електронного мікроскопа показало, що мембранна система має тут диференційовану, дуже складну, але чітко впорядковану структуру, яка різниться у різних рослин характером упаковки і ступенем її вираженості. Мембранна система занурена в строму (або матрикс) хлоропласта, в якій локалізовано ферменти, пов'язані з відновленням вуглекислоти і синтезом вуглеводів. Істотним обставиною є те, що в хлороплас-тах, крім систем, які безпосередньо беруть участь у здійсненні процесу фотосинтезу, є також власна (відмінна від ядерної) ДНК, рибосоми і інші компоненти белоксінтезі-ючий систем. Для хлоропластів багатьох водоростей характерно також наявність специфічного освіти - піреноїди, функціональна роль якого залишається неясною. Хлоропласти здатні до поділу і мають надзвичайно різноманітну форму у різних водоростей. [. ]
Для нормального протікання синтезу білка в рослинному організмі пуяши наступні умови: 1) забезпеченість азотом; 2) забезпеченість вуглеводами (вуглеводи необхідні і як матеріал для побудови вуглецевого скелета амінокислот, і як субстрат для дихання); 3) висока інтенсивність і спряженість процесу дихання і фосфоріліровапія. На всіх етапах перетворення азотистих речовин (відновлення нітратів, освіта амідів, активізація амінокислот при синтезі білка та ін.) Необхідна енергія, укладена в макроергічних фосфорних зв'язках (АТФ); 4) присутність нуклеїнових кислот: ДНК необхідна як речовина, в якому зашифрована інформація про послідовність амінокислот у синтезованої молекулі білка; і-РНК - як агент, що забезпечує перенесення інформації від ДНК до рибосом; т-РНК - кап забезпечує перенесення амінокислот до рибосом; 5) рибосоми, структурні одиниці, де відбувається синтез білка; 6) білки-ферменти, каталізатори синтезу білка (аміноацил-т-РНК-спптетази); 7) ряд мінеральних елементів (іони М§2 +, Са2 +). [. ]
У людини відомий синдром «ксеродерма пігментозум. який успадковується як хромосомного рецесивного ознаки і який характеризується надзвичайною чутливістю шкіри до сонячного світла, в результаті чого вона піддається надлишкової пігментації, а потім часто відбувається і малігнізація клітин шкіри, т. е. розвивається шкірний рак. Виникнення цього синдрому пов'язано з дефектом здатності вирізати тимінових димери з ДНК. Відомий також синдром Блума, успадковані як рецесивного ознаки і полягає в підвищеній чутливості індивідів до сонячного світла. Цей синдром пов'язаний також зі збільшенням геномної нестабільності в вигляді підвищення сестринських хроматидного обмінів, хромосомних аберацій в геномах хворих, підвищення ризику розвитку у них всіх типів раку і, найголовніше, з дефектом відновлення їх ДНК. Як для синдрому «ксеродерма пігментозум», так і для синдрому Блума характерна імунологічна недостатність у хворих. [. ]
В ході розвитку живі організми виробили різні механізми, що захищають їх від вражаючої дії ультрафіолетового випромінювання. Про один з таких захисних механізмів - спектральних характеристиках нуклеїнових кислот і білків - вже говорилося вище. На молекулярному рівні поразки генетичних структур клітини може бути ліквідовано репараційними механізмами [22]. Структура і механізм дії ФР-ферменту ще не вивчені. Інший маловивчений механізм репарації - темпова реактивация. У цьому випадку спочатку відбувається вищепленію (ексцизія) пошкодженої ділянки ДНК особливим ферментом ендонуклеази, а потім під дією ферменту ДНК-полімерази здійснюється ре-паратівний синтез - відновлення вищепленію ділянки ДНК. Репараційні механізми особливо важливі для одноклітинних організмів, оскільки вони можуть забезпечити їх існування в широкому діапазоні зміни інтенсивності і сумарних доз ультрафіолетового випромінювання, існуючому на поверхні Землі. Можна припускати, що і у рослин вироблені захисні механізми, такі як освіта пігментів типу антоцианина, що спостерігається у рослин, які ростуть у високогірних районах [125]. Великі відмінності між північчю і півднем в дозі ультрафіолетового випромінювання привели до вироблення в ході еволюційного розвитку і у людини захисних механізмів. Можливо, що таким захисним механізмом є темний колір шкіри у південних народів [56, 70]. Цю гіпотезу підтверджують і дані про кількість захворювань меланомной формою раку шкіри в США [163]: за період з 1969 по 1971 р серед білого населення зареєстровано 4,5 випадки захворювання на рік на 100 тис. Чоловік, а серед негрів - всього 0, 7, т. е. в 7,5 разів менше. [. ]