I. Репарации

1. Световая репарация (фотореактивация) – репарационная система, осуществляющая реверсию поврежденной УФ–излучением ДНК к исходной структуре под действием дополнительного УФО.

При УФО фагов, бактерий и простейших наблюдается резкое снижение их жизнедеятельности. Однако их выживаемость резко повышается, если на них дополнительно воздействовать видимым светом. Оказалось, что под действием УФ–излучения в молекуле ДНК образуются димеры (химические связи между двумя пиримидиновыми основаниями одной цепочки), что препятствует считыванию информации. Видимый свет активирует ферменты, разрушающие димеры.

Световая репарация осуществляется несколькими ферментами:

– фотолиазой —расщепляет тиминовый димер и восстанавливает целостность соседних тиминовых оснований;

– О₆ – метилтрансферазой — удаляет О₆–метильную группу из остатков гуанина после действия метилирующих агентов;

– ДНК – пурин инсертазой —осуществляет встраивание утерянного при мутации основания в апуриновый сайт;

– ДНК – гликозилазой —удаляет дефектные основания.

Все эти процессы происходят в один этап под действием конкретного фермента и безошибочно восстанавливают исходную структуру ДНК.

2. Темновая репарация — эксцизия (удаление) неправильно спаренных или поврежденных оснований из ДНК с последующим восстановлением исходной структуры. Темновая репарация осуществляется несколькими ферментами в две фазы:

а) дорепликативная (до удвоения молекулы ДНК):

– эндонуклеаза распознает место повреждения, расщепляет цепь ДНК вблизи дефекта;

– экзонуклеазаудаляет поврежденный фрагмент;

– ДНК–полимеразавосполняет дефект, проникает в брешь и встраивает в нее отсутствующие нуклеотиды на матрице второй сохранившейся нити ДНК;

б) пострепликативная (после удвоения молекулы ДНК):осуществляется путем рекомбинаций, при этом дефекты ДНК застраиваются фрагментами неповрежденных нуклеотидов. ДНК–лигаза сшивает вновь синтезированный участок с основной нитью ДНК.

Так как темновая репарация основана на ресинтезе нуклеотидной цепи на базе неповрежденной матрицы, она также является практически безошибочной.

II. Активация механизмов, обеспечивающих резистентность к повреждениям. Кроме механизмов исправления повреждений, клетки имеют возможность обойти вызванную повреждениями блокаду репликации ДНК, напр., путем репарации в процессе рекомбинации.

III. Обратная мутация (истинная реверсия) — измененный при первой мутации генотип точно восстанавливается второй мутацией, в результате восстанавливается и фенотип (напр., измененный при первой мутации триплет после второй мутации будет кодировать ту же аминокислоту, что и раньше).

IV. Супрессорная мутация — восстанавливается только фенотип, изменившийся в результате первой мутации, может быть:

– внутригенной (в исходном гене) — если при первой мутации произошла вставка или выпадение нуклеотидов в одном из участков ДНК, а в другом участке – мутация противоположного рода (выпадение или вставка), то правильность считывания информации восстанавливается;

– экстрагенной (в других участках хромосомы) — вторичная мутация, подавляющая выражение первичного мутационного изменения; происходит в генах-супрессорах, кодирующих синтез тРНК, что приводит к изменению тРНК, в результате чего в синтезируемый полипептид доставляется нужная аминокислота.