¿Qué enzimas participan en la reparación celular del daño del ADN? ADN polimerasa dependiente de ADN (DDDP): (1) Tipos y funciones fisiológicas: En procariotas, existen tres tipos de ADN polimerasas descubiertas actualmente, denominadas ADN polimerasa ⅰ (POL ⅰ), ADN polimerasa ⅱ ( POL ⅱ) y la ADN polimerasa ⅲ (POL ⅲ) son enzimas multifuncionales con una variedad de actividades enzimáticas. POL ⅰ es una proteína macromolecular de cadena monopeptídica con actividad polimerasa 5'→3', actividad exonucleasa 3'→5' y actividad exonucleasa 5'→3'. Su función principal es eliminar imprimación, rellenar huecos y reparar daños. Pol tiene actividad polimerasa 5'→3' y actividad exonucleasa 3'→5', y se desconoce su función. Pol es un dímero asimétrico compuesto por diez subunidades, tiene actividad polimerasa 5'→3' y actividad exonucleasa 3'→5', y está relacionado con la función de replicación del ADN. En los eucariotas se encuentran cinco ADN polimerasas. Entre ellos, pol α (cadena siguiente alargada) y pol δ (cadena principal alargada) están involucrados en la replicación del ADN cromosómico, y pol γ está involucrado en la replicación del ADN mitocondrial. Pol ε participa en la reparación de daños en el ADN, corrección de pruebas y llenado de huecos, y pol β solo desempeña un papel cuando otras polimerasas están inactivas. ⑵ Fidelidad de la replicación del ADN: para garantizar la estabilidad genética, la replicación del ADN debe tener alta fidelidad. La fidelidad de la replicación del ADN está relacionada principalmente con los siguientes factores: ① cumplimiento de estrictas leyes de emparejamiento de bases; ② selección correcta de bases durante el proceso de replicación (3) corrección oportuna de errores durante el proceso de transcripción; Reparación de daños en el ADN: una breve historia 1949A. Cherner descubrió accidentalmente que la muerte de Streptomyces griseus y otros microorganismos se puede reducir si se exponen a la luz visible inmediatamente después de la exposición a la luz ultravioleta (UV). Desde entonces, este fenómeno se ha descubierto en una gran cantidad de experimentos microbianos y ha demostrado ser una función inherente de reparación del daño del ADN de muchos microorganismos. Esta función de reparación se llama fotorrespiración. En 1958, R.L. Hill demostró que E. coli puede reparar el daño en el ADN inducido por los rayos UV incluso en ausencia de exposición a la luz visible, y más tarde demostró que otros microorganismos también tienen esta función. En ese momento, esta función de reparación se llamaba resurrección oscura o reparación oscura. Desde entonces, se ha descubierto que la reparación oscura se encuentra comúnmente en procariotas, eucariotas inferiores, anfibios e incluso mamíferos de eucariotas superiores, y se ha confirmado que la reparación oscura incluye reparación por escisión y reparación por replicación. En 1968, el académico estadounidense J.E. Cleaver descubrió por primera vez que el cáncer actínico autosómico recesivo xeroderma pigmentoso (XP) es causado por un defecto en la función de reparación por escisión del daño del ADN causado por mutaciones genéticas. Este descubrimiento proporciona evidencia biológica molecular importante para la patogénesis de tumores malignos y también lleva el estudio de la reparación de daños en el ADN al campo de la medicina. Reparación de daños en el ADN: tipos de daños Hay muchos tipos de daños a las moléculas de ADN. Después de la irradiación ultravioleta, dos timinas (T) o citosinas (C) adyacentes en la molécula de ADN pueden conectarse mediante enlaces de valencia para formar un anillo de butirilo cíclico, llamado dímero. La formación de dímeros de timina es el principal método de daño de los rayos ultravioleta a las moléculas de ADN. Después de que las células son irradiadas con rayos X y rayos γ, los radicales libres producidos por el agua en las células no sólo pueden romper los enlaces de hidrógeno entre las dobles hebras de las moléculas de ADN, sino también romper las hebras simples o dobles. Los agentes alquilantes de sustancias químicas como la bleomicina y el metanosulfonato también pueden provocar roturas de cadenas. La mitomicina C puede provocar entrecruzamiento entre hebras individuales de moléculas de ADN. Este entrecruzamiento suele producirse entre dos hebras diagonales de guanina. La reticulación de hebras también suele provocar roturas en la molécula de ADN. Las moléculas de ADN también pueden sufrir cambios en bases individuales o nucleótidos. Por ejemplo, el análogo estructural de la base 5-bromouracilo puede reemplazar una sola base, el ácido nitroso puede causar desaminación oxidativa de la base, los colorantes de acridina como la proflavina (amarillo de Prusia) y los carcinógenos de aminas aromáticas como los azobencenos de acoplamiento de metilamino pueden sumar o restar pares de nucleótidos individuales. , provocando mutaciones por desplazamiento del marco de lectura (consulte Mutación genética). Un agente que daña el ADN a menudo puede causar varios tipos de daño al mismo tiempo. La magnitud y el tipo de los efectos del daño están relacionados con la dosis y el estado del ciclo celular. La fotorreactivación en modo de reparación-reparación de daños en el ADN también se denomina fotoreversión. Este es un proceso de reparación en el que la enzima fotorreactiva reconoce y actúa sobre el dímero bajo la irradiación de luz visible (longitud de onda 3000 ~ 6000 A), y la energía proporcionada por la luz abre el anillo de ciclobutirilo.

Se han encontrado enzimas fotorreactivas en bacterias, levaduras, protozoos, algas, ranas, aves, marsupiales y mamíferos superiores, así como en linfocitos humanos y fibroblastos de la piel. Aunque esta función de reparación es ubicua, es principalmente un método de reparación de organismos inferiores y su efecto se debilita con la evolución de los organismos. La reparación por escisión también se llama reparación por corte. Descubierto originalmente en Escherichia coli, incluye una serie de complejos procesos enzimáticos de reparación y replicación del ADN, que incluyen principalmente las siguientes etapas: la endonucleasa reconoce el sitio del daño del ADN, corta en el extremo 5 'y luego exonuclea bajo la acción de la enzima. se elimina el daño desde el extremo 5' hasta el extremo 3'; luego, bajo la acción de la ADN polimerasa, la cadena complementaria correspondiente al daño se utiliza como plantilla para sintetizar un nuevo fragmento de ADN monocatenario para llenar el vacío dejado. después de la eliminación. Finalmente, bajo la acción de la ligasa, el fragmento monocatenario recién sintetizado se conecta al fragmento monocatenario original a través de la cadena de fosfodiéster para completar el proceso de reparación. La reparación por escisión no se limita a reparar los dímeros de pirimidina, sino que también puede reparar el daño causado por otros tipos de sustancias químicas. Desde la perspectiva del objeto de escisión, la reparación por escisión se puede dividir en dos tipos: reparación por escisión de bases y reparación por escisión de nucleótidos. La reparación por escisión de bases utiliza glicosilasa para reconocer y eliminar las bases dañadas, formando una vacante de apurina o apirimidina en una sola hebra de ADN. Esta posición de base vacante se puede llenar de dos maneras: una es insertar la base correcta en la posición vacante bajo la acción de la enzima de inserción; la otra es escindir el ADN en el extremo 5' del espacio bajo la catálisis de la cadena de endonucleasa; , desencadenando así la serie de procesos de resección y reparación antes mencionados. Existen glicosilasas específicas que reconocen diferentes tipos de daño básico. Las diferentes endonucleasas también tienen una especificidad relativa para reconocer diferentes tipos de daño. La función de reparación por escisión existe ampliamente en procariotas y eucariotas, y también es el principal método de reparación en humanos. Los roedores (como los hámsteres y los ratones) nacen con una falta de funciones de resección y reparación. Desde 65438 hasta 0978, el académico estadounidense J.L. Marx descubrió que los procesos de escisión y reparación de eucariotas y procariotas son diferentes debido a las diferentes estructuras de la cromatina. Las moléculas de ADN de los eucariotas no están desnudas como las de los procariotas, sino que están envueltas alrededor de histonas para formar una estructura de nucleosoma en forma de cuentas. La escisión de dímeros de pirimidina en eucariotas se puede dividir en dos etapas: el período de escisión rápida, que dura aproximadamente de 2 a 3 horas y elimina principalmente el daño del ADN que no está unido a las histonas; el período de escisión lenta, que dura al menos 35 horas; Requiere que algunos factores de control reconozcan el daño, expongan la parte dañada del ADN del nucleosoma y luego completen la escisión y reparación mediante una serie de pasos. Las moléculas de ADN reparadas luego se envuelven alrededor de histonas para volver a formar el nucleosoma. Reparación por recombinación La reparación por recombinación comienza con la replicación semiconservadora de las moléculas de ADN. La posición correspondiente al dímero de pirimidina está vacante debido a una replicación anormal. En Escherichia coli, se ha confirmado que este daño en el ADN induce la producción de proteínas recombinantes, y la cadena madre y la cadena hija se reorganizan bajo la acción de la proteína recombinante. Después de la recombinación, se pueden sintetizar fragmentos de ADN monocatenario utilizando la hebra hija opuesta como plantilla bajo la acción de la ADN polimerasa para llenar el espacio en la hebra original. Finalmente, bajo la acción de la ligasa, se pueden unir las hebras vieja y nueva. conectados a través de enlaces fosfodiesterasa, completan el proceso de reparación. La reparación por recombinación es también el método de reparación principal en roedores. La mayor diferencia entre la reparación por recombinación y la reparación por escisión es que la primera no requiere la eliminación inmediata de la parte dañada de la molécula de ADN materno, pero puede garantizar que la replicación del ADN continúe. La parte dañada que permanece en la cadena original puede repararse mediante escisión en el siguiente ciclo celular. Los principales pasos de reorganización y reparación son: 1. El ADN copiado que contiene TT u otro daño estructural aún puede replicarse normalmente, pero cuando se copia en el sitio dañado, aparece un espacio en la hebra de ADN hija en la posición correspondiente al sitio dañado y la subcadena recién sintetizada es más pequeña. que la subcadena no sintetizada, las cadenas de ADN dañadas son cortas. 2. Recombinación de una cadena madre completa y una cadena hija con un hueco. El hueco se llena con fragmentos de nucleótidos de la cadena madre. 3. Bajo la acción de la ADN polimerasa, la brecha en la cadena principal de recombinación se resintetiza para sintetizar fragmentos de ácido nucleico, y luego se usa ligasa para conectar el nuevo fragmento a la cadena anterior para completar la reparación de recombinación. La reparación por recombinación no puede eliminar los dímeros del ADN parental. Durante la segunda replicación, los dímeros que quedan en la cadena principal aún impiden el progreso normal de la replicación, y las mellas generadas cuando la replicación pasa a través del sitio dañado aún deben compensarse mediante el mismo proceso de recombinación. A medida que continúa la replicación del ADN, después de varias generaciones, aunque el dímero nunca se elimina, la cadena de ADN dañada se "diluye" gradualmente y, finalmente, las funciones fisiológicas normales no se destruyen y el daño se repara. SOS Repair es una característica de SOS Response.