//جهش و سیستم های ترمیمی DNA

جهش و سیستم های ترمیمی DNA

آسیب های DNA

توتومریسم:

گروه های عاملی بازهای پورینی و پیریمیدینی در یک تعادل کتو-انول و آمینو-ایمینو وجود دارند. این توتومرها  قابلیت ایجاد جفت بازهای استاندارد در زمان همانندسازی را ندارند. توتومر آدنین با سیتوزین به جای تیمین جفت می شود. 

آنالوگ های بازی نظیر 5- برمویوراسیل و 2- آمینوپورین می توانند در داخل DNA قرار گرفته و از طریق ایجاد توتومرهای موقتی سبب جهش های ترانزیشنی شوند.

5- برمو یوراسیل آنالوگ تیمین می باشد که در موقعیت 5 به جای متیل حاوی برم است. این آنالوگ تیمین تمایل بالایی برای ایجاد توتومر انولی دارد که خود با گوانین جفت می شود. لذا سبب نوعی ترانزیشن از نوع G-C به A-T می شود.

دپوریناسیون و دپیریمیداسیون:

پیوند بتا- N- گلیکوزیدی حساس بوده و به طور خود به خودی هیدرولیز می شود که نتیجه آن ایجاد محل آپورینی یا آپیریمیدینی می باشد. این واکنش ها در مورد پورین ها بیش از پیریمیدین ها است.

دآمیناسیون:

در اثر دآمیناسیون، سیتوزین به یوراسیل، 5- متیل سیتوزین به تیمین، آدنین به هیپوگزانتین و گوانین به گزانتین تبدیل می گردد.

در این میان دآمیناسیون سیتوزین به یوراسیل اهمیت بیشتری دارد که در صورت عدم ترمیم منجر به جهش G-C به A-T در همانندسازی بعدی می شود. دآمیناسیون آدنین به هیپوگزانتین اثر عکس دارد؛ زیرا هیپوگزانتین با سیتوزین جفت می شود. دآمیناسیون ممکن است به طور خود به خودی و یا در حضور عوامل تولید کننده اسید نیترو مانند نیتریت سدیم، نیترات سدیم و نیتروزآمین صورت بگیرد.

اشعه ی ماورای بنفش:

می تواند پیریمیدین های مجاور در طول یک رشته از DNA  را به شکل دیمرهای پیریمیدینی سیس- سین بوتان تبدیل کند.

متیلاسیون:

عوامل آلکیله کننده نظیر دی متیل سولفات، دی متیل نیتروزآمین و نیتروژن موستارد سبب متیلاسیون بازهای مختلف از جمله گوانین به O6- متیل گوانین می گردد. در صورت عدم اصلاح O6- متیل گوانین با T جفت شده و سبب تغییر G-C بهA-T  در همانندسازی بعدی می شود. S- آدنوزیل متیونین یک عامل متیله کننده داخل بدن است. عوامل آلکیله کننده ی به کار رفته و معمول در شیمی درمانی اغلب دارای دو گروه عملکردی هستند که می توانند پل های عرضی بین رشته ای و درون رشته ای درDNA  ایجاد کنند. سیکلوفسفامید، بوسولفان و نیتروزاوره ها از جمله عوامل آلکیله کننده هستند. سیس پلاتین نیز موجب ایجاد اتصالات عرضی در DNA می شود.

استرس اکسیداتیو:

گونه های واکنشگر اکسیژن نظیر رادیکال هیدروکسیل و سوپراکسید می توانند باعث آسیب به DNA شوند. به عنوان مثال رادیکال هیدروکسیل در واکنش با گوانین تولید 8-اکسوگوانین می کند که با آدنین جفت می شود.

عوامل اینترکلاته کننده:

رنگ های آکریدینی و پروفلاوین با قرارگیری در ساختمان DNA سبب القاء جهش های تغییر قالب از طریق افزودن یا حذف یک یا چند باز در رشته d مقابل می شوند.

پروکارسینوژن ها:

این ترکیبات می توانند با یک سری فرآیندهای متابولیکی مانند اکسیده شدن با سیتوکروم P450 به یک کارسینوژن فعال تبدیل شده و به DNA آسیب بزنند. آفلاتوکسین B1 و بنزوپیرن دو نمونه پروکارسینوژن قوی هستند که توسط سیتوکروم P450 به یک اپوکسید شدیدا فعال تبدیل می شوند. آفلاتوکسین B1 با اتم شماره ی 7 موجود روی ازت در گوانوزین واکنش داده و منجر به ترانسورشن G-C به T-A می شود.

ترمیم DNA  

ترمیم برداشت بازی:

ابتدا آنزیم DNA گلیکوزیلاز با شکستن پیوند بین قند و باز آسیب دیده یک جایگاه فاقد باز (AP) ایجاد می کند. سپس آنزیم AP اندونوکلئاز با شکستن پیوند فسفودی استر قند را برداشت می کند. آنزیم DNA پلیمراز شکاف حاصل را پر نموده و DNA لیگاز برش را حذف می کند.

ترمیم برداشت نوکلئوتیدی:

در E.coli یک کمپلکس برداشت آسیب شامل UvrA ،UvrB و UvrC آسیب را شناخته و دو برش اندونوکلئولیتیکی ایجاد می کند:

یکی برش به فاصله 3 تا 5 نوکلئوتید در سمت 3 ناحیه آسیب دیده و دیگری 8 نوکلئوتید از سمت 5 ناحیه فوق. بخشی از ناحیه ی صدمه دیده که خارج می گردد، که 13 -12 نوکلئوتید طول دارد. شناسایی آسیب به وسیله ی UvrA فرآیند را آغاز کرده و رشته توسط UvrB (یک هلیکاز) باز می گردد. vrC به رشته ی DNA متصل شده و شکست دوتایی ایجاد می کند (با برش در دو سمت آسیب). یک DNA پلیمراز شکاف ایجاد شده را پر نموده و سپس DNA لیگاز در نهایت بریدگی موجود را می بندد. در انسان کمپلکس های مختلف آنزیمی در شناسایی آسیب، باز کردن DNA و ایجاد شکست دخالت دارند. XPA عامل اصلی درگیر در شناسایی آسیب و تجمع کمپلکس ترمیم از طریق برداشت می باشد. XPA کمپلکس TF2-H  را که فاکتور عمومی در مرحله ی شروع رونویسی است به خدمت می گیرد. TF2-H خود دارای زیر واحدهای XPB و XPD است که هر دو زیر واحد خاصیت  ATPase و فعالیت هلیکازی هستند. DNA با فعالیت هلیکازی TF2-H به طور جزئی باز شده و حبابی در حدود 25 جفت باز ایجاد می کند. سپس یک هترودیمر XPF/ ERCC1 (پل تکمیل کننده ترمیم از طریق شکست) برش اندونوکلئولیتیکی ایجاد می کند که رشته ی آسیب دیده را در فاصله ی 24 -22 نوکلئوتید از ناحیه ی آسیب دیده در سمت 5 بریده و XPG یک شکست اندونوکلئولیتیکی در فاصله ی 5 نوکلئوتید از سمت 3 ناحیه آسیب دیده ایجاد می کند. شکاف ایجاد شده در DNA توسط RPA احاطه شده و توسط DNA پلیمراز دلتا (DNA پلیمراز اپسیلون) پر می گردد و بریدگی باقیمانده با DNA لیگاز بسته می شود. در انسان بیماری اتوزوم مغلوب گزرودروما پیگمنتوزوم (XP) ناشی از جهش در هر یک از هفت ژن درگیر در ترمیم از طریق شکست یا ژن درگیر در ساخت DNA رخ می دهد.

ترمیم جفت شده با رونویسی:

این نوع ترمیم یک نوع پاسخ ترمیمی سریع به رشته ی الگوی ناحیه ی رونویسی شده هدایت می کند. در سلول های یوکاریوتی کمپلکسی متشکل از CSA و CSB آنزیم RNA پلیمراز متوقف شده را شناسایی کرده و سبب بازگشت آن از ناحیه ی آسیب دیده گشته و پروتئین های ترمیم کننده را به خدمت می گیرد.

در انسان جهش در اجزای CSA و CSB  منجر به سندرم کوکاین می شود. یکی از دو ژن مسئول ایجاد سندرم کوکاین زیرواحدی از RNA پلیمراز 2 است. پروتئین رمز شده به وسیله ی ژن B  در سندرم کوکاین میزان طویل سازی توسط RNA پلیمراز 2 را افزایش می دهد.

 

ترمیم ناهمخوانی:

ابتدا ناهمخوانی ها توسط Muts شناسایی می شوند. سپس MutL متصل شده و شکست و خروج متعاقب قطعه ناهمخوان را هماهنگ می کند. MutH بخش غیر متیله را در رشته ی تازه سنتز ساخته شده و در دو جهت ناهمخوانی برش می دهد. شکاف توسط DNA پلیمراز دلتا (DNA پلیمراز اپسیلون) پر می شود و بریدگی باقیمانده با DNA لیگاز بسته می شوند. در انسان نقص در ترمیم ناهمخوانی سبب سرطان ارثی غیرپولیپی کولون می گردد.

ترمیم مستعد خطا (ساخت از مسیر فرعی):

این نوع ترمیم برای آسیب رشته هایی به کار می رود که برای اصلاح آن ها رشته الگو در دسترس قرار ندارد. در این نوع ترمیم DNA- پلیمرازهای با صحت پایین شرکت می کنند.

ترمیم شکاف رشته دختری (ترمیم نوترکیبی پس از همانند سازی):

در این نوع ترمیم؛ سیستم ترمیم بخش صدمه دیده را که سبب ایجاد شکاف شده حذف نمی کنند، بلکه شکاف را ترمیم می کنند.

دمتیلاسیون مستقیم:

در این نوع ترمیم آنزیم O6- متیل گوانین متیل ترانسفراز (MGMT) گروه متیل O6- متیل گوانین را به سیستئین موجود روی پروتئین خود منتقل می کند.

باز فعال سازی نوری:

این ترمیم جهت حذف دیمرهای پیریمیدینی است. آنزیم فوتولیاز به ناحیه آسیب دیده متصل می شود و با جذب نور پیوند بین پیریمیدین های مجاور را باز می کند. ترمیم به وسیله ی فتولیازها نیاز به دو کرموفور برای جذب نور دارد که یکی از آنها همیشه FADH و دیگری در مخمر و E. coli، فولات (به شکل متنیل- تتراهیدروفولات) می باشد.

پاسخ ترمیمی SOS:

این پاسخ در هنگام بروز آسیب وسیع در DNAی باکتری رخ داده و ژن هایی را تنظیم می کند که فاصله زیادی از یکدیگر دارند. رونویسی این ژن ها تحت کنترل سرکوبگر LexA قرار دارد که به اپراتورهای موجود در مکانی قبل از هر ژن اتصال می یابد. زمانی این سرکوب برداشته می شود که LexA به عنوان یک پروتئاز فرآیند تجزیه ی خود را کاتالیز کند. برای این عمل نیاز به فعالیت RecA به عنوان کوپروتئاز است. به دنبال آسیب DNA، ایجاد شکاف تک رشته شده که با اتصال پروتئین RecA به آن، فعالیت کوپروتئازی تحریک می شود.

توسط |۱۳۹۷-۱۲-۲۰ ۱۸:۲۶:۳۸ +۰۰:۰۰۲۰ام اسفند, ۱۳۹۷|زیست و علوم پزشکی|بدون دیدگاه

درباره نویسنده:

دیدگاه خود را بنویسید