Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Образование димера тимина в ДНК. Фотон вызывает два последовательных баз на одной нити , чтобы связать вместе, разрушая нормальное спаривание оснований структуру двойной нити в этой области.

Димеры пиримидина представляют собой молекулярные повреждения, образованные из оснований тимина или цитозина в ДНК в результате фотохимических реакций . [1] [2] Ультрафиолетовый свет (УФ) вызывает образование ковалентных связей между последовательными основаниями вдоль нуклеотидной цепи вблизи их двойных углерод-углеродных связей. [3] Реакция димеризации может также происходить среди пиримидиновых оснований в дцРНК (двухцепочечной РНК) - урациле или цитозине. Два распространенных УФ-продукта:димеры циклобутана и пиримидина (ЦПД) и 6–4 фотопродукта . Эти премутагенные поражения изменяют структуру и, возможно, пары оснований. До 50–100 таких реакций в секунду может происходить в клетке кожи при воздействии солнечного света, но обычно корректируются в течение нескольких секунд реактивацией фотолиазы или эксцизионной репарацией нуклеотидов . Неисправленные повреждения могут ингибировать полимеразы , вызывать неправильное считывание во время транскрипции или репликации или приводить к остановке репликации. Димеры пиримидина являются основной причиной меланом у людей.

Типы димеров [ править ]

Слева: 6,4-димер. Справа: димер циклобутана

Циклобутановый димер пиримидина (CPD) содержит четырехчленное кольцо, возникающее в результате связывания двух атомов углерода с двойной связью каждого из пиримидинов. [4] [5] [6] Такие димеры мешают спариванию оснований во время репликации ДНК , что приводит к мутациям.

Фотопродукт 6-4 (6-4 пиримидин- пиримидон или 6-4 пиримидин-пиримидинон) представляет собой альтернативный димер, состоящий из одинарной ковалентной связи между углеродом в положении 6 одного кольца и углеродом в положении 4 кольца на следующая база. [7] Этот тип конверсии происходит на одной трети частоты CPD, но является более мутагенным. [8]

Третий тип поражения - это пиримидинон Дьюара , образующийся в результате обратимой изомеризации фотопродукта 6–4 при дальнейшем воздействии света. [9]

Мутагенез [ править ]

Translesion полимераз часто ввести мутации в пиримидиновых димеров, как в прокариот ( SOS мутагенеза ) и у эукариот. Хотя CPD тимин-тимина (димеры тимина) являются наиболее частыми поражениями, вызываемыми УФ-светом, трансфузионные полимеразы склонны к введению As, так что димеры TT часто реплицируются правильно. С другой стороны, любой C, участвующий в CPD, склонен к дезаминированию, вызывая переход C в T. [10]

Ремонт ДНК [ править ]

Дополнительная информация: репарации ДНК и ультрафиолетовый свет и рак
Меланома , разновидность рака кожи

Димеры пиримидина вносят локальные конформационные изменения в структуру ДНК , которые позволяют распознавать повреждение ферментами репарации. [11] У большинства организмов (за исключением плацентарных млекопитающих, таких как люди) они могут быть восстановлены путем фотореактивации. [12] Фотореактивация - это процесс репарации, в котором ферменты фотолиазы напрямую обращают CPD через фотохимические реакции. Эти ферменты распознают повреждения цепи ДНК с последующим поглощением световых волн с длиной волны> 300 нм (т.е. флуоресцентных и солнечных). Это поглощение позволяет протекать фотохимическим реакциям, которые приводят к удалению димера пиримидина, возвращая его в исходное состояние. [13]

Эксцизионная репарация нуклеотидов , иногда называемая «реактивацией темноты», является более общим механизмом репарации повреждений. Этот процесс удаляет CPD и синтезирует новую ДНК для замены окружающей области в молекуле. [13] Пигментная ксеродермия - это генетическое заболевание человека, при котором отсутствует процесс удаления нуклеотидов, что приводит к обесцвечиванию кожи и множественным опухолям под воздействием ультрафиолетового излучения . Необработанные димеры пиримидина у человека могут привести к меланоме. [14]

У некоторых организмов есть другие способы ремонта:

  • Лиаза фотопродукта спор обнаруживается у спорообразующих бактерий. Он возвращает димеры тимина в исходное состояние. [15]
  • Дезоксирибодипиримидинэндонуклеозидаза обнаружена в бактериофаге Т4 . Это базовый фермент эксцизионной репарации, специфичный для димеров пиримидина. Затем он может вскрыть AP-сайт .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дэвид С. Гудселл (2001). «Молекулярная перспектива: ультрафиолетовый свет и димеры пиримидина». Онколог . 6 (3): 298–299. DOI : 10.1634 / теонколог.6-3-298 . PMID  11423677 .
  2. ^ EC Friedberg; GC Walker; W. Siede; RD Wood; Р. А. Шульц и Т. Элленбергер (2006). Ремонт ДНК и мутагенез . Вашингтон: ASM Press. п. 1118. ISBN 978-1-55581-319-2.
  3. ^ С.Э. Уитмор; CS Potten; Калифорния Чедвик; П. Т. Стрикленд; WL Morison (2001). «Влияние фотореактивирующего света на изменения кожи человека, вызванные УФ-излучением». Фотодерматол. Фотоиммунол. Фотосъемка . 17 (5): 213–217. DOI : 10.1111 / j.1600-0781.2001.170502.x . PMID 11555330 . 
  4. ^ RB Setlow (1966). «Димеры пиримидинов циклобутанового типа в полинуклеотидах». Наука . 153 (3734): 379–386. Bibcode : 1966Sci ... 153..379S . DOI : 10.1126 / science.153.3734.379 . PMID 5328566 . 
  5. ^ Обзоры экспертов в области молекулярной медицины (2 декабря 2002 г.). «Структура основных УФ-индуцированных фотопродуктов в ДНК» (PDF) . Издательство Кембриджского университета. Архивировано 21 марта 2005 года из оригинального (PDF) .
  6. ^ Кристофер Мэтьюз и К.Э. Ван Холд (1990). Биохимия (2-е изд.). Публикация Бенджамина Каммингса. п. 1168 . ISBN 978-0-8053-5015-9.
  7. ^ RE Rycyna; JL Alderfer (1985). «УФ-облучение нуклеиновых кислот: образование, очистка и конформационный анализ раствора« 6–4 поражения »dTpdT» . Nucleic Acids Res . 13 (16): 5949–5963. DOI : 10.1093 / NAR / 13.16.5949 . PMC 321925 . PMID 4034399 .  
  8. ^ Ван Холд, KE; Мэтьюз, Кристофер К. (1990). Биохимия . Менло-Парк, Калифорния: Benjamin / Cummings Pub. Co. ISBN 978-0-8053-5015-9.[ необходимы страницы ]
  9. ^ Ж.-С. Тейлор; М. Корс (1987). «ДНК, свет и пиримидиноны Дьюара: структура и значение TpT3». Варенье. Chem. Soc . 109 (9): 2834–2835. DOI : 10.1021 / ja00243a052 .
  10. ^ JH Чой; А. Бесаратиния; DH Lee; К.С. Ли; Г.П. Пфайфер (2006). «Роль ДНК-полимеразы ι в УФ-мутационных спектрах». Мутат. Res . 599 (1–2): 58–65. DOI : 10.1016 / j.mrfmmm.2006.01.003 . PMID 16472831 . 
  11. ^ Kemmink Johan; Боеленс Рольф; Конинг Теа MG; Каптейн Роберт; Van, der Morel Gijs A .; Ван Бум Жак Х. (1987). «Конформационные изменения в олигонуклеотиде дуплекс д (GCGTTGCG) • д (GCGAAGCG) , индуцированный путем образования циса - син тимин димер». Европейский журнал биохимии . 162 (1): 31–43. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1987.tb10538.x . PMID 3028790 . 
  12. ^ Эссен LO, Klar T (2006). «Световая репарация ДНК фотолиазами». Cell Mol Life Sci . 63 (11): 1266–77. DOI : 10.1007 / s00018-005-5447-у . PMID 16699813 . 
  13. ^ a b Эррол К. Фридберг (23 января 2003 г.). «Повреждение и восстановление ДНК» . Природа . 421 (6921): 436–439. Bibcode : 2003Natur.421..436F . DOI : 10,1038 / природа01408 . PMID 12540918 . 
  14. ^ Винк Арье А .; Роза Лен (2001). «Биологические последствия циклобутановых димеров пиримидина». Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология . 65 (2–3): 101–104. DOI : 10.1016 / S1011-1344 (01) 00245-7 . PMID 11809365 . 
  15. ^ Джеффри М. Бьюис; Дженнифер Чик; Эфталия Каллири и Джоан Б. Бродерик (2006). «Характеристика активной лиазы фотопродукта спор, фермента репарации ДНК в суперсемействе радикальных S- аденозилметионинов» . Журнал биологической химии . 281 (36): 25994–26003. DOI : 10.1074 / jbc.M603931200 . PMID 16829680 .