Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Адаптационная реакция является формой прямого восстановления ДНК в E.coli , который защищает ДНК от повреждения внешних агентов или путем ошибок во время репликации. [1] Он инициируется против алкилирования , особенно метилирования , нуклеотидов гуанина или тимина или фосфатных групп сахарно-фосфатного остова ДНК . Под воздействием устойчивого к лечению низкого уровня с алкилирующими мутагенами , кишечная палочка может приспособиться к присутствию мутагена, что делает последующую обработку с высокими дозами тем же сам агент менее эффективными. [2] У этого механизма есть четыре родственных гена, также известных как «гены SOS»: ada , alkA , alkB и aidB , каждый из которых работает в определенных остатках, и все они регулируютсябелком ada .

Адаптивный ответ опосредуется белком ada (часть регулона ada ), который ковалентно переносит алкильные группы с поврежденной ДНК на один из двух ее активных метильных акцепторных остатков цистеина : Cys69 и Cys321. [2] Белок Ada может восстанавливать повреждение путем переноса метильных групп с O6-метилгуанина или O4-метилтимина на Cys321, а также с метилфосфотриэфиров на остаток Cys69 посредством необратимого процесса. [2] Он также может превращать белок из слабого активатора транскрипции в сильный, [3] повышая активность репарации алкилирования. [2]

Функция [ править ]

Влияние окружающей среды играет решающую роль в пластичности генотипов в развитии из-за введения повреждающих ДНК агентов. Это явление и защитный механизм, который развился для защиты генотипа организма от повреждений и предотвращения множественных фенотипов, известен как адаптивный ответ. [4] Поскольку адаптивный ответ способен предотвратить возможность появления различных фенотипов, он позволяет организмам минимизировать стрессовые эффекты, которые они испытывают от различных стрессорных факторов, и в конечном итоге развивать устойчивость к стрессовым факторам. [4]Воздействие различных химических, биологических и физических генотоксических повреждающих агентов ставит под угрозу генотипическую целостность всех организмов; однако многие эволюционные защитные механизмы развились так, что стрессоры стимулируют адаптивную реакцию, чтобы снизить стресс до более разумного и управляемого уровня и уменьшить генетические повреждения. [5]

Многие из этих защитных механизмов внесли свой вклад в неспецифический адаптивный ответ путем «кондиционирования» затронутых организмов небольшими количествами определенных стрессоров для стимуляции изменений клеточной конформации и повышения устойчивости, когда организм подвергается воздействию более высоких концентраций этого конкретного стрессора. Например, при разложении воды образуются высокореактивные гидроксильные свободные радикалы, которые могут повредить ДНК, тем самым стимулируя механизмы восстановления ДНК. [4]Эта активация ДНК участвует в адаптивной реакции, потому что организм настраивается на защиту от этих стрессоров. Активные формы кислорода (АФК) очень повреждают ДНК и тесно связаны с адаптивной реакцией. Когда свободные радикалы атакуют важные биомолекулы, из которых состоят организмы, вредные молекулярные промежуточные соединения вступают в реакцию с ДНК и повреждают ее, что приводит к повреждению основания или разрыву цепи дцДНК. Адаптивный ответ помогает предотвратить повреждение и сохранить целостность генома. [ необходима цитата ]

Гены SOS [ править ]

Были идентифицированы четыре гена SOS, которые вносят вклад в адаптивный ответ против метилирующих агентов: ada, alkA, alkB и aidB. ada и alkB котранскрибируются с одного промотора. Тем не менее, они составляют оперон . [2] Гены SOS имеют общий регуляторный механизм и составляют общую защиту от повреждения ДНК. Клетки с дефицитом одного или нескольких генов SOS, как правило, имеют более медленный ответ, что приводит к более высокому повреждению ДНК ультрафиолетовым излучением и другими агентами. [2]

Ада [ править ]

Ген ada имеет очень близкие друг к другу регуляторные и восстанавливающие функции. Чтобы регулирование происходило, белок ada должен быть активирован, что является следствием активности репарации ДНК. [1]

alkA [ править ]

Продукт гена alkA представляет собой гликозилазу, которая может восстанавливать различные повреждения, удаляя основание из сахарно-фосфатного остова, создавая базовый сайт . [1]

aidB [ править ]

Продукт AIDB является флавином отработанного белка. [6]

alkB [ править ]

AlkB является железо -зависимой оксидоредуктазы , [7] , и это связано с репарации ДНК , потому что этот ген способен репарации повреждений в фаговой ДНК до заражения. Также было продемонстрировано, что alkB необходим для реактивации однонитевого фага, обработанного MMS (метилирующий агент метилметансульфонат), и, поскольку нет никаких повреждений, которые нужно удалить, было высказано предположение, что alkBB участвует в репликации поврежденной матричной ДНК. Кроме того, тот факт, что alkB может придавать устойчивость к метилирующему агенту, предполагает, что он действует сам по себе. [1]

Механизм [ править ]

Хотя мало что известно о механизме адаптивного ответа, считается, что в нем участвуют изменения транскрипции генов и активация клеточной защиты. Недавно было высказано предположение, что специфические механистические пути адаптивного ответа могут активировать важный белок-супрессор опухолей p53 . Ключевым экспериментом, раскрывающим основные механизмы, является лечение ингибиторами синтеза белка клеток Oedogonium Chlamydomonas и Closterium. [4]В результате этого эксперимента в клетках, кондиционированных стрессором, синтезировались ДНК-связывающие белки. Более того, обратный адаптивный ответ предполагает, что высокая кондиционирующая доза, за которой следует вторая низкая доза, дает примерно такую ​​же величину ответа. Это может означать, что механизмы работают путем модуляции клеточного ответа, а не предотвращения надвигающегося повреждения. Адаптивный ответ не является мгновенным и требует нескольких часов для развития, однако после развития он может длиться месяцами, учитывая, что воздействие стрессора ограничено и не подавляет клетку. Это известно как дозозависимая и временная зависимость с максимальной реакцией, возникающей через 4 часа после исходной кондиционирующей дозы в 100 сГр (сантигрэй) радиационного стрессора. [4]

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г Ландини, П., Фолькерт MR. (2000) Регулирующие реакции адаптивного ответа на нарушение алкилирования: простой регулон со сложными регуляторными характеристиками J. Bacteriol. 182 (23): 6543–6549.
  2. ^ a b c d e f Volkert MR. (1988). Адаптивный ответ Escherichia coli на повреждение алкилированием. Environ Mol Mutagen 11 (2): 241-55.
  3. ^ Седжвик, Б., Робинс, П., Тотти, Ник., Линдал, Томас. Функциональные домены и сайты акцепторов метила белка Ada Escherichia coli *. v. 263. n 9. p 4430-4433, 1998.
  4. ^ a b c d e Димова Е.Г., Брайант П.Е., Чанкова С.Г. (2008). «Адаптивный ответ: некоторые основные механизмы и открытые вопросы» . Генетика и молекулярная биология . 31 (2): 396–408. DOI : 10.1590 / S1415-47572008000300002 .
  5. ^ Calabrese EJ, Bachmann KA, Bailer AJ, Bolger PM, Borak J, Cai L, et al. (Июль 2007 г.). «Терминология биологической реакции на стресс: объединение концепций адаптивного ответа и предварительного кондиционирования стресса в рамках горметической реакции на дозу» . Токсикология и прикладная фармакология . 222 (1): 122–8. DOI : 10.1016 / j.taap.2007.02.015 . PMID 17459441 . 
  6. ^ Rohankhedkar MS, Mulrooney SB, Ведемейер WJ, Hausinger RP. (2006). Компонент AidB адаптивного ответа Escherichia coli на алкилирующие агенты представляет собой ДНК-связывающий белок, содержащий флавин. Дж. Бактериол 188 (1): 223-30.
  7. ^ Ю Б, Edstrom туалет, Benach Дж, Хамуро Y, Вебер ПК, Gibney БР, охота ДФ. (2006). Кристаллические структуры каталитических комплексов фермента окислительной репарации ДНК / РНК AlkB. Nature 439 (7078): 879-84.