Перейти до вмісту

Біологічне відновлення | 1.1. Репарація ДНК

    Репарація ДНК — це фундаментальний механізм генетичного відновлення, який забезпечує збереження цілісності геному, захист від мутацій та підтримку хромосомної стабільності. Вона включає кілька основних шляхів, кожен з яких спеціалізується на різних типах ушкоджень.

    1) BER (Base Excision Repair — базова ексцизійна репарація)

    Мета

    • Виправлення невеликих пошкоджень ДНК, таких як оксидативні або алкільовані бази.

    Механізм

    1. ДНК-глікозилази розпізнають і видаляють пошкоджену базу.
    2. Утворюється апуринова/апіримідинова діра (AP-site).
    3. AP-ендонуклеаза розрізає фосфодіестерний зв’язок.
    4. ДНК-полімераза вставляє правильну нуклеотидну основу.
    5. Лігаза замикає залишковий розрив.

    Особливості

    • Висока точність
    • Основний шлях виправлення окислювальних пошкоджень і пошкоджень від активних метаболітів

    2) NER (Nucleotide Excision Repair — нуклеотидна ексцизійна репарація)

    Мета

    • Виправлення великих структурних пошкоджень, таких як димери тиміну після ультрафіолетового опромінення.

    Механізм

    1. Розпізнавання пошкодженого ділянки ДНК (XPC, RAD23B та інші).
    2. Відкручування ДНК (гелікази).
    3. Вирізання пошкодженого сегмента (~24–32 нуклеотиди).
    4. Синтез нового фрагмента ДНК ДНК-полімеразою.
    5. Лігаза замикає залишок.

    Особливості

    • Висока специфічність до димерів та аддуктів
    • Захист від мутагенів, ультрафіолету, канцерогенів

    3) MMR (Mismatch Repair — репарація помилок реплікації)

    Мета

    • Усунення помилок, що виникають під час реплікації: неправильно спарені основи або невеликі інсерції/делеції.

    Механізм

    1. Розпізнавання невідповідності (MSH2/MSH6 або MSH2/MSH3 комплекси).
    2. Вирізання неправильної ділянки ДНК.
    3. Синтез правильної ділянки ДНК ДНК-полімеразою.
    4. Лігаза завершує ремонт.

    Особливості

    • Ключова роль у профілактиці онкологічних захворювань
    • Тісно пов’язана з контрольованою реплікацією

    4) Репарація дволанцюгових розривів

    4.1. NHEJ (Non-Homologous End Joining — нереплікативне з’єднання кінців)

    • Швидкий, але менш точний шлях
    • Пряме з’єднання кінців ДНК без шаблону
    • Основний у клітинах, що не діляться

    4.2. Гомологічна рекомбінація (Homologous Recombination, HR)

    • Високоточний шлях
    • Використовує сестринську хроматиду як шаблон
    • Основний у S/G2 фазах клітинного циклу

    5) Підтримка теломерів та центромер

    • Теломери: теломераза підтримує кінці хромосом, запобігаючи їх деградації та злиттю.
    • Центромери: контроль правильного формування та стабільності для коректного поділу хромосом.
    • Ключова роль у збереженні хромосомної стабільності і запобіганні геномній нестабільності.

    Таксономія біологічного відновлення