2) рестриктаза
3) полинуклеотидлигаза (+)
4) лактатдегидрогеназа
Правильный ответ — полинуклеотидлигазная активность. Ультрафиолет вызывает образование циклобутановых димеров пиримидинов и 6–4-фотопродуктов, которые искажают структуру двойной спирали ДНК. Основной путь их устранения у человека — нуклеотид-эксцизионная репарация (NER): повреждённый участок распознаётся, вырезается в составе короткого олигонуклеотида, образовавшийся промежуток заполняется ДНК-полимеразой, а сохраняющийся разрыв в сахарофосфатном остове запечатывается ДНК-лигазой.
ДНК-лигаза катализирует образование фосфодиэфирной связи между соседними нуклеотидами, соединяя вновь синтезированный фрагмент с исходной цепью. Поэтому этот фермент участвует в завершающей стадии репарации, хотя не распознаёт ультрафиолетовое повреждение и не удаляет димер самостоятельно. Обратная транскриптаза синтезирует ДНК на матрице РНК, рестриктазы осуществляют сайт-специфическое расщепление ДНК, преимущественно в системах рестрикции-модификации, а лактатдегидрогеназа относится к ферментам энергетического обмена и в репарации ДНК не участвует.
Нарушение NER приводит к накоплению индуцированных ультрафиолетом повреждений. Наиболее известное клиническое проявление такого дефекта — пигментная ксеродерма, для которой характерны выраженная фоточувствительность, раннее появление пигментации и высокий риск кожных опухолей; при поражении преимущественно транскрипционно-связанной репарации возможен синдром Коккейна.
| Этап репарации | Основное событие | Ключевые белки или ферменты | Значение для устранения УФ-повреждения |
|---|---|---|---|
| Образование повреждения | Формирование димеров пиримидинов и 6–4-фотопродуктов | Неферментативное фотохимическое повреждение | Изменяет геометрию ДНК и блокирует репликацию и транскрипцию |
| Распознавание повреждения | Выявление локального искажения двойной спирали | XPC и ассоциированные белки при глобальной NER | Запускает удаление повреждённого фрагмента во всём геноме |
| Разворачивание участка | Локальное расплетание ДНК вокруг дефекта | Комплекс TFIIH, включая XPB и XPD | Обеспечивает доступ эндонуклеаз к повреждённой цепи |
| Двойное рассечение | Разрезание цепи с обеих сторон от повреждения | XPF–ERCC1 и XPG | Удаляется олигонуклеотид, содержащий фотопродукт |
| Заполнение промежутка | Синтез новой последовательности по неповреждённой цепи | ДНК-полимеразы, PCNA и факторы репликационного комплекса | Восстанавливается нуклеотидная последовательность повреждённого участка |
| Лигирование | Соединение концов вновь синтезированного фрагмента и материнской цепи | ДНК-лигаза, или полинуклеотидлигаза | Формируется непрерывный фосфодиэфирный остов ДНК |
| Клиническая оценка дефекта NER | Определение клеточной чувствительности к УФ-облучению и репарационного синтеза ДНК | Тесты на unscheduled DNA synthesis, молекулярно-генетическое исследование генов NER | Используется при диагностике пигментной ксеродермы и родственных синдромов |
Лигирование является обязательной финальной стадией восстановления целостности цепи, поэтому полинуклеотидлигазу относят к ферментам репарации ДНК. Наиболее точное современное описание процесса — удаление повреждённого фрагмента с последующими ресинтезом и лигированием. В отличие от некоторых микроорганизмов, клетки человека не используют классическую фотолиазную реактивацию димеров пиримидинов; преимущественное значение имеет NER. Лабораторное подтверждение дефектов этого пути основывается на сочетании клинических признаков, функциональных тестов и анализа соответствующих генов.