Репарация ДНК

Репарация ДНК — это процесс восстановления повреждений в молекуле ДНК, возникающих в результате мутаций, ошибок репликации или воздействия внешних факторов (например, ультрафиолетового излучения или химических веществ).

Процесс осуществляется сложной системой специализированных ферментов, которые действуют последовательно:

• Ферменты-«детекторы» распознают и маркируют место повреждения в цепи ДНК.
• Ферменты-«нуклеазы» вырезают повреждённый участок.
• ДНК-полимеразы синтезируют новую, правильную последовательность нуклеотидов, используя неповреждённую цепь в качестве матрицы.
• ДНК-лигазы «сшивают» вновь синтезированный фрагмент с основной цепью, восстанавливая целостность молекулы.

У бактерий большая часть повреждений ДНК эффективно устраняется системами репарации, что является ключевым механизмом поддержания генетической стабильности.

Вирусы, как неклеточные формы жизни, не обладают собственной системой репарации. Восстановление (репарация) их генома может осуществляться с помощью ферментных систем клетки-хозяина или через механизмы реактивации (см. Реактивация).

Современный контекст

Современные исследования выделяют несколько основных путей репарации, каждый из которых специализируется на определённом типе повреждений:

• Прямое восстановление — простой ферментативный ремонт без вырезания нуклеотидов (например, фотореактивация).
• Эксцизионная репарация оснований — удаление повреждённого отдельного азотистого основания.
• Эксцизионная репарация нуклеотидов — удаление короткого фрагмента цепи, содержащего повреждение (основной путь устранения крупных повреждений, таких как димеры тимина).
• Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов — коррекция ошибок, допущенных ДНК-полимеразой во время репликации.
• Воссоединение негомологичных концов и гомологичная рекомбинация — пути починки двуцепочечных разрывов ДНК — наиболее опасного типа повреждений.

Нарушения в системах репарации ДНК у человека напрямую связаны с повышенным риском развития онкологических заболеваний и синдромов преждевременного старения (например, пигментная ксеродерма, синдромы Блума или Вернера). Изучение репарации лежит в основе разработки новых противоопухолевых препаратов.