2) репарацией (+)
3) лигированием
4) конденсацией
Репарация ДНК — совокупность ферментативных механизмов, обеспечивающих распознавание и устранение повреждений генетического материала с восстановлением правильной структуры нуклеотидной последовательности. Повреждения возникают вследствие ошибок репликации, действия активных форм кислорода, ультрафиолетового и ионизирующего излучения, химических мутагенов. Системы репарации поддерживают стабильность генома и предотвращают накопление мутаций, хромосомных перестроек и злокачественную трансформацию клеток.
Механизм восстановления зависит от типа дефекта. При эксцизионной репарации поврежденный нуклеотид или участок цепи удаляется нуклеазами, затем ДНК-полимераза синтезирует недостающий фрагмент, а ДНК-лигаза восстанавливает непрерывность сахарофосфатного остова. Двунитевые разрывы устраняются путем гомологичной рекомбинации либо негомологичного соединения концов. Нарушения соответствующих генов клинически значимы: дефекты нуклеотидной эксцизионной репарации характерны для пигментной ксеродермы, а недостаточность репарации ошибочно спаренных оснований связана с синдромом Линча.
| Механизм | Основной субстрат | Ключевой принцип | Клинико-генетическое значение |
|---|---|---|---|
| Прямая репарация | Отдельные химически модифицированные основания | Повреждение устраняется без удаления нуклеотида | Примером служит удаление алкильной группы белком MGMT |
| Эксцизионная репарация оснований | Окисленные, дезаминированные или алкилированные основания | ДНК-гликозилаза удаляет основание с последующим восстановлением участка | Предотвращает точечные мутации при эндогенном повреждении ДНК |
| Нуклеотидная эксцизионная репарация | Объемные аддукты и пиримидиновые димеры | Иссекается олигонуклеотид, содержащий повреждение | Дефект приводит к выраженной фоточувствительности при пигментной ксеродерме |
| Репарация ошибочно спаренных оснований | Ошибки репликации и короткие инсерции или делеции | Исправляется ошибочно синтезированный участок дочерней цепи | Недостаточность вызывает микросателлитную нестабильность при синдроме Линча |
| Гомологичная рекомбинация | Двунитевые разрывы | Используется неповрежденная гомологичная последовательность как матрица | Обеспечивает высокую точность; нарушения BRCA1/BRCA2 повышают риск опухолей |
| Негомологичное соединение концов | Двунитевые разрывы | Концы ДНК соединяются без матрицы | Процесс быстрый, но может сопровождаться небольшими делециями или инсерциями |
Рестрикция означает расщепление ДНК специфическими эндонуклеазами, а не восстановление поврежденной молекулы. Лигирование является отдельным этапом соединения фрагментов ДНК и входит в состав некоторых репарационных процессов, но не охватывает весь комплекс восстановления. Конденсация отражает уплотнение хроматина при упаковке ДНК. Следовательно, именно репарация является общим термином для систем сохранения структурной и функциональной целостности генома.