Вдобавок к данным двум системам SOS ответ включает синтез белков, которые способствуют гомологичной рекомбинации, остановке клеточного деления, изменению клеточного метаболизма, а также тормозят нормальную ДНК репликацию и стимулируют выход из SOS состояния после того, как репарация завершена. Гомологичная рекомбинация — процесс физического и генетического обмена между двумя молекулами ДНК, которые обладают одинаковой последовательностью (гомологичны). SOS система зависит от мультифункционального сенсорного белка под названием RecA. RecA получил свое название от Джона Кларка (A. John Clark), который открыл его ключевую роль в процессе гомологичной рекомбинации, которая является главным механизмом восстановления двуцепочечных разрывов молекул ДНК (так как при двойном разрыве вся генетическая информация в участке разрыва потеряна: нет шаблона, по которому можно восстановить разорванный участок, как в случае одноцепочечных разрывов).
RecA формирует многокопийные филаменты (трубочки, нитевидные образования белка) на оголенных участках одноцепочечной ДНК, которые накапливаются при определенных деструктивных воздействиях, таких как разрушение и блок репликационного аппарата. Комплекс между RecA и одноцепочечными участками ДНК значительно ускоряет две значительно отличающиеся активности:
- Спаривание комплиментарных ДНК цепей для формирования двойной
спирали — ключевой шаг в гомологичной рекомбинации.
- Расщепление белков, в том числе белка-репрессора, регулирующего экспрессию SOS функций.
Именно расщепление белков является сенсорным звеном между ДНК-повреждением, накоплением одноцепочечных ДНК в клетке и последующей активацией сложного SOS ответа.
Эукариоты обладают гораздо более обширной системой ответа на ДНК-повреждения. Из-за очевидной связи со злокачественными образованиями эти системы привлекают значительно большее внимание. Мы рассмотрим эти системы в следующих очерках, посвященных регуляции клеточного цикла.
О том, как тестирование на мутагены и канцерогены стало тестированием на синтез мутагенных белков, а не прямым тестом на повреждения ДНК
Еще один способ подчеркнуть то, что мутагены влияют на геном посредством клеточного биохимического ответа, а не просто прямым вмешательством в репликацию, — взглянуть на известный, основанный на бактериях, тест Амеса на мутагены и канцерогены. В начале 70-х у генетика Брюса Амеса (Bruce Ames) зародилась интересная идея о том, что было бы гораздо более эффективным и экономичным проверять вещества на их канцерогенность, используя бактерии как тест-организмы, вместо мышей. Амес имел в своем распоряжении внушительную коллекцию мутаций, влияющих на синтез амино кислоты гистидин в Salmonella typhimurium, кишечный патоген, тесно связанный с E. coli. Тестируемое соединение размещали на чашку Петри в прямом контакте со слоем мутантного штамма Salmonella, который не мог расти из-за отсутствия гистидина. Если вещество индуцировало обратную мутацию, которая восстанавливала способность к синтезу гистидина, формировалась колония микроорганизма, которую было видно невооруженным глазом. Начальные версии теста были не очень удачными, так как SOS ответу Salmonella недоставало активности мутагенной полимеразы. Когда же SOS индуцируемая полимеразная активность была введена в тестовый штамм, чувствительность метода возросла значительно, что позволило использовать его в качестве эффективного способа определения генотоксичности химических соединений. Необходимость в индуцируемых мутагенных полимеразах продемонстрировала то, что тест Амеса фиксирует, на самом деле, SOS активацию, а не повреждения ДНК. Это также было подтверждено последующими, более быстрыми и чувствительными, тест-системами на мутагенную/канцерогенную способность веществ, которые напрямую измеряли экспрессию SOS компонент, не дожидаясь появления собственно мутагенеза.Словарь
Репрессор — белок, блокирующий считывание ДНК информации и ее реализацию в соответствующую функцию (белок), то есть блокирует экспрессию определенной функции/белка; является частью сложной регуляторной сети белков (и блокаторов и активаторов) координирующих экспрессию функций.Штамм — генетический вариант или подтип микроорганизма (бактерий, вирусов, грибов).
Литература
Дополнительно о SOS ответе:- Battista J.R., Donnelly C.E., Ohta T., and Walker G.C. The SOS response and induced mutagenesis. Prog Clin Biol Res 340A, 169–78 (1990).
- Walker G.C. Understanding the complexity of an organism's response to DNA damage. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 65, 1–10 (2000).
- Sutton M.D., Smith B.T., Godoy V.G., and Walker G.C. The SOS response: recent insights into umuDC-dependent mutagenesis and DNA damage tolerance. Annu Rev Genet 34, 479–497 (2000).
Популярно о гомологичной рекомбинации:
- Stahl F.W. Genetic Recombination. Sci Am 256, 90–101 (1987).
RecA:
- Witkin E.M. RecA protein in the SOS response: milestones and mysteries. Biochimie 73, 133–41 (1991).
Тест Амеса:
- McCann J., Spingarn N.E., Kobori J., and Ames B.N. Detection of carcinogens as mutagens: bacterial tester strains with R factor plasmids. Proc Natl Acad Sci USA 72, 979–83 (1975).
Доступно про тест-системы для канцерогенов на основе бактерий:
- Devoret R. Bacterial tests for potential carcinogens. Sci Am 241, 40–9 (1979).
Комментариев нет :
Отправить комментарий