MR_Jentelman
1st August 2009, 11:11 PM
ژنهای SOS که در ترمیم DNA شرکت دارند القایی هستند
با توجه به آنکه یک سلول قادر به تنظیم بیان ژنهای خود بر حسب نیاز است جای تعجب نخواهد بود که سنتز بسیاری از آنزیم‌هایی که در ترمیم DNA شرکت می‌کنند در اثر آسیب به DNA افزایش یابد. برای مثال سنتز آنزیم‌های متیل ترانسفراز در اثر وجود DNAای که به طور غیرعادی آلکیله شده باشد افزایش می‌یابد . مهمترین و بزرگترین گروه ژنی که در ارتباط با آسیب DNA فعال می‌شوند، ژنهای SOS می‌باشند. القاء ژنهای SOS در اثر ضایعات شدیدی که سبب توقف سنتز DNA می‌شود صورت می‌گیرد و اشکالات جزیی چون تغییر در خواص جفت شدن بازها اثر چندانی در القاء آنها ندارد.
وجود پیریمیدین دیمر که سبب عدم جفت شدن بازهای مقابل می‌شود ژنهای SOS را روشن می‌کند. چنانچه چنگال همانندسازی به یک تیمین دیمر برخورد نماید عمل همانندسازی در آن ناحیه متوقف و در فاصله‌ای دورتر مجدداً شروع می گردد. در این صورت ناحیه‌ای بوجود می‌آید که پروتئین RecA می‌تواند به آن متصل شود و بدین ترتیب تبادل رشته و در نتیجه ترمیم از طریق نوترکیبی انجام می‌گردد. چنانچه پروتئین RecA به یک DNA تک‌رشته‌ای برخورد نماید فعالیت آنزیمی کاملاً متفاوتی به دست می‌آورد و می‌تواند از طریق فعالیت پروتئولیتیک خود سبب شکسته شدن سدکننده ژنهای SOS (سدکننده LexA) شود. بنابراین پروتئین RecA از یک طرف سبب ترمیم از طریق نوترکیبی می‌گردد و از طرف دیگر با القاء حدود 15 ژن SOS روشهای دیگر ترمیم را پیش می‌برد. (جدول )
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/5/5f/mbio0133a.JPG
برخی از ژنها SOS که تاکنون مورد بحث قرار گرفته‌اند (مانند ژنهای UvrA، UvrB، UvrC و خود ژن recA بدون وجود عوامل القایی نیز تا حد قابل توجهی بیان می‌شوند. به هرحال آسیب وارد به DNA میزان بیان آنها را افزایش می‌دهد. بعضی دیگر از ژنهای SOS، پروتئین‌هایی که در ارتباط با سنتز DNA و در نتیجه ترمیم DNA هستند را می‌سازند. عمل پاره‌ای دیگر از این ژنها تا کنون شناخته نشده است.
بازهایی که بشدت آسیب دیده‌اند به طوری که قادر به جفت شدن نباشند سبب بروز جهش می‌شوند «ترمیم مستعد به ایجاد خطا»
با آنکه چگونگی ایجاد جهش به وسیله آنالوگهای بازها و بعضی از بازهای تغییر شکل یافته مشخص شده است، هنوز نحوه جهش‌زایی بازهای بشدت تغییر یافته معلوم نشده است. درک چگونگی جهش‌زایی ترکیبات فوق بسیار مهم است چرا که اکثر مواد جهش‌زای طبیعی و بنابراین اکثر کارسینوژن‌ها (عوامل مولد سرطان) علیرغم فقدان ظاهری کامل اطلاعات الگو در محل آسیب مانع ادامه سنتز DNA نمی‌شوند. یکی از این ساختمانهای جهش‌زای DNA، محصول نوری4-6 است که در اثر اتصال دو پیریمیدین مجاور در اثر تشعشع اشعه ماوراء بنفش بوجود می‌آید (شکل).
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/f/f0/mbio0133b.JPG
دو نوع پیریمیدین دیمر مهم همراه با محصولات نوری آنها.
شکل دیگر DNA ای است که بعضی از نوکلئوتیدهای آن باز آلی خود را از دست داده باشند (جایگاههای آپورینی و آپیریمیدینی). برای نشان دادن نحوه ترمیم این نوع آسیب می‌توان از DNA آپورینی که در لوله آزمایش ساخته شده است استفاده کرد. بدین ترتیب که با تاثیر مختصر اسید روی DNA تک‌رشته‌ای http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/89b5494d77c86292389e6666adda8803.png یک یا چند نوکلئوتید بدون پورین ایجاد می‌شود. برای اثبات آنکه آیا سلول می‌تواند DNA فوق را ترمیم کند یا خیر آن را در مجاورت پروتوپلاست (سلولی که قسمتی از دیواره آن برداشته شده است) قرار می‌دهند اگر زاده‌های فاژی پدید آمدند معلوم می‌شود که ترمیم DNA انجام شده است. نتایج این آزمایشها به طور قطع نشان دادند که سلول قادر به ترمیم بخشی از مولکولهای DNA آپورینی است ولی همین ترمیم خود باعث بروز جهش می‌شود چرا که چون DNA فوق تک‌رشته‌ای است هیچ الگوی وجود ندارد تا باز حذف شده مناسب را تعیین کند بنابراین هر بازی می‌تواند در جایگاه آپورینی قرار گیرد و احتمال بروز خطا (جهش) http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/81c492c7d99b56ec95620d60160af9c7.pngمی‌شود. به این نوع ترمیم «ترمیم مستعد به خطا» گفته می‌شود. به نظر می‌رسد ترمیم مستعد به خطا آخرین انتخاب سلول باشد به عبارت دیگر برای سلول بهتر است که در هنگام همانندسازی اجباراً یک باز غلط را انتخاب کند تا آنکه اصلاً همانندسازی صورت نگیرد. بدین ترتیب ملاحظه می‌شود که در این مورد ترمیم خود موجود جهش است.
پروتئین‌های UmuC ، UmuD و پروتئین RecA برای ترمیم مستعد به خطا لازم هستند
دو ژن کلی‌باسیل برای انجام ترمیم مستعد به خطا ضروری هستند. این دو ژن با علامت UmuC و UmuD نشان داده می‌شوند که از Uv – nonmutable گرفته شده‌اند ابتدا این ژنها به عنوان جایگاههایی که مانع بروز جهش در اثر برخورد با اشعه ماوراء‌بنفش می‌شوند محسوب می‌شدند. امروزه می‌دانیم که آنها از جمله ژنهای SOS هستند و محصولات آنها تنها هنگامی که سلول در معرض یک عامل القاء‌کننده SOS قرار گیرد فراوان خواهد بود. (گاه ترمیم مستعد به خطا ترمیم SOS نیز خوانده می‌شود). در اثر جهش در هر یک از ژنهای فوق حساسیت نسبت به اشعه ماوراء‌بنفش افزایش می‌یابد و این نشان می‌دهد که دو ژن مزبور با ترمیم آسیب‌های فوق سبب بقاء جاندار می‌شوند. از آنجا که ژنهای UmuC و UmuD از جمله ژنهای SOS می‌باشند پروتئین RecA حداقل به طور غیرمستقیم برای این نوع ترمیم لازم است. ژنهای فوق با واسطه پروتئین RecA روشن می‌شوند. همچنین گفته می‌شود این پروتئین به طور مستقیم نیز در ترمیم مستعد به خطا شرکت می‌کند.
حال بپردازیم به مکانیسم ترمیم مستعد به خطا. به طور کلی جهش‌هایی که در اثر این نوع ترمیم بروز می‌کنند معمولاً از نوع تغییر تک‌بازی در جایگاه آسیب‌دیده می‌باشند و ربطی به حذف قطعات DNA ندارند. پروتئین‌های UmuCو UmuD به طریقی سبب قرار دادن یک باز، بدون وجود الگو در یک رشته در حال سنتز می‌شوند. چنین عملی به طور معمول انجام نمی‌گردد. این نوع سنتز به نام سنتز فرعی خوانده می‌شود. احتمالاً دو پروتئین فوق مانع عمل تصحیح DNA پلیمراز می‌گردند (از خاصیت اگزونوکلئازی http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/a368d57e30ff3af493aef9bb59627790.png جلوگیری می‌کنند). نظر دیگر این است که ژنهای UmuC و UmuD آنزیم DNA پلیمراز متفاوتی سنتز می‌کنند که باعث بروز خطا می‌گردد. هنوز نقش پروتئین RecA در این نوع ترمیم مشخص نشده است. گفته می‌شود شاید این پروتئین به نواحی بدون باز یعنی نواحی آسیب‌دیده متصل می‌گردد. ضمناً ممکن است پروتئین RecA با اتصال به پروتئین‌های UmuC و UmuD سبب هدایت آنها به جایگاه سنتز مستعد به خطا بشود.
منبع:وب سایت المپیاد زیست شناسی رشد
با توجه به آنکه یک سلول قادر به تنظیم بیان ژنهای خود بر حسب نیاز است جای تعجب نخواهد بود که سنتز بسیاری از آنزیم‌هایی که در ترمیم DNA شرکت می‌کنند در اثر آسیب به DNA افزایش یابد. برای مثال سنتز آنزیم‌های متیل ترانسفراز در اثر وجود DNAای که به طور غیرعادی آلکیله شده باشد افزایش می‌یابد . مهمترین و بزرگترین گروه ژنی که در ارتباط با آسیب DNA فعال می‌شوند، ژنهای SOS می‌باشند. القاء ژنهای SOS در اثر ضایعات شدیدی که سبب توقف سنتز DNA می‌شود صورت می‌گیرد و اشکالات جزیی چون تغییر در خواص جفت شدن بازها اثر چندانی در القاء آنها ندارد.
وجود پیریمیدین دیمر که سبب عدم جفت شدن بازهای مقابل می‌شود ژنهای SOS را روشن می‌کند. چنانچه چنگال همانندسازی به یک تیمین دیمر برخورد نماید عمل همانندسازی در آن ناحیه متوقف و در فاصله‌ای دورتر مجدداً شروع می گردد. در این صورت ناحیه‌ای بوجود می‌آید که پروتئین RecA می‌تواند به آن متصل شود و بدین ترتیب تبادل رشته و در نتیجه ترمیم از طریق نوترکیبی انجام می‌گردد. چنانچه پروتئین RecA به یک DNA تک‌رشته‌ای برخورد نماید فعالیت آنزیمی کاملاً متفاوتی به دست می‌آورد و می‌تواند از طریق فعالیت پروتئولیتیک خود سبب شکسته شدن سدکننده ژنهای SOS (سدکننده LexA) شود. بنابراین پروتئین RecA از یک طرف سبب ترمیم از طریق نوترکیبی می‌گردد و از طرف دیگر با القاء حدود 15 ژن SOS روشهای دیگر ترمیم را پیش می‌برد. (جدول )
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/5/5f/mbio0133a.JPG
برخی از ژنها SOS که تاکنون مورد بحث قرار گرفته‌اند (مانند ژنهای UvrA، UvrB، UvrC و خود ژن recA بدون وجود عوامل القایی نیز تا حد قابل توجهی بیان می‌شوند. به هرحال آسیب وارد به DNA میزان بیان آنها را افزایش می‌دهد. بعضی دیگر از ژنهای SOS، پروتئین‌هایی که در ارتباط با سنتز DNA و در نتیجه ترمیم DNA هستند را می‌سازند. عمل پاره‌ای دیگر از این ژنها تا کنون شناخته نشده است.
بازهایی که بشدت آسیب دیده‌اند به طوری که قادر به جفت شدن نباشند سبب بروز جهش می‌شوند «ترمیم مستعد به ایجاد خطا»
با آنکه چگونگی ایجاد جهش به وسیله آنالوگهای بازها و بعضی از بازهای تغییر شکل یافته مشخص شده است، هنوز نحوه جهش‌زایی بازهای بشدت تغییر یافته معلوم نشده است. درک چگونگی جهش‌زایی ترکیبات فوق بسیار مهم است چرا که اکثر مواد جهش‌زای طبیعی و بنابراین اکثر کارسینوژن‌ها (عوامل مولد سرطان) علیرغم فقدان ظاهری کامل اطلاعات الگو در محل آسیب مانع ادامه سنتز DNA نمی‌شوند. یکی از این ساختمانهای جهش‌زای DNA، محصول نوری4-6 است که در اثر اتصال دو پیریمیدین مجاور در اثر تشعشع اشعه ماوراء بنفش بوجود می‌آید (شکل).
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/f/f0/mbio0133b.JPG
دو نوع پیریمیدین دیمر مهم همراه با محصولات نوری آنها.
شکل دیگر DNA ای است که بعضی از نوکلئوتیدهای آن باز آلی خود را از دست داده باشند (جایگاههای آپورینی و آپیریمیدینی). برای نشان دادن نحوه ترمیم این نوع آسیب می‌توان از DNA آپورینی که در لوله آزمایش ساخته شده است استفاده کرد. بدین ترتیب که با تاثیر مختصر اسید روی DNA تک‌رشته‌ای http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/89b5494d77c86292389e6666adda8803.png یک یا چند نوکلئوتید بدون پورین ایجاد می‌شود. برای اثبات آنکه آیا سلول می‌تواند DNA فوق را ترمیم کند یا خیر آن را در مجاورت پروتوپلاست (سلولی که قسمتی از دیواره آن برداشته شده است) قرار می‌دهند اگر زاده‌های فاژی پدید آمدند معلوم می‌شود که ترمیم DNA انجام شده است. نتایج این آزمایشها به طور قطع نشان دادند که سلول قادر به ترمیم بخشی از مولکولهای DNA آپورینی است ولی همین ترمیم خود باعث بروز جهش می‌شود چرا که چون DNA فوق تک‌رشته‌ای است هیچ الگوی وجود ندارد تا باز حذف شده مناسب را تعیین کند بنابراین هر بازی می‌تواند در جایگاه آپورینی قرار گیرد و احتمال بروز خطا (جهش) http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/81c492c7d99b56ec95620d60160af9c7.pngمی‌شود. به این نوع ترمیم «ترمیم مستعد به خطا» گفته می‌شود. به نظر می‌رسد ترمیم مستعد به خطا آخرین انتخاب سلول باشد به عبارت دیگر برای سلول بهتر است که در هنگام همانندسازی اجباراً یک باز غلط را انتخاب کند تا آنکه اصلاً همانندسازی صورت نگیرد. بدین ترتیب ملاحظه می‌شود که در این مورد ترمیم خود موجود جهش است.
پروتئین‌های UmuC ، UmuD و پروتئین RecA برای ترمیم مستعد به خطا لازم هستند
دو ژن کلی‌باسیل برای انجام ترمیم مستعد به خطا ضروری هستند. این دو ژن با علامت UmuC و UmuD نشان داده می‌شوند که از Uv – nonmutable گرفته شده‌اند ابتدا این ژنها به عنوان جایگاههایی که مانع بروز جهش در اثر برخورد با اشعه ماوراء‌بنفش می‌شوند محسوب می‌شدند. امروزه می‌دانیم که آنها از جمله ژنهای SOS هستند و محصولات آنها تنها هنگامی که سلول در معرض یک عامل القاء‌کننده SOS قرار گیرد فراوان خواهد بود. (گاه ترمیم مستعد به خطا ترمیم SOS نیز خوانده می‌شود). در اثر جهش در هر یک از ژنهای فوق حساسیت نسبت به اشعه ماوراء‌بنفش افزایش می‌یابد و این نشان می‌دهد که دو ژن مزبور با ترمیم آسیب‌های فوق سبب بقاء جاندار می‌شوند. از آنجا که ژنهای UmuC و UmuD از جمله ژنهای SOS می‌باشند پروتئین RecA حداقل به طور غیرمستقیم برای این نوع ترمیم لازم است. ژنهای فوق با واسطه پروتئین RecA روشن می‌شوند. همچنین گفته می‌شود این پروتئین به طور مستقیم نیز در ترمیم مستعد به خطا شرکت می‌کند.
حال بپردازیم به مکانیسم ترمیم مستعد به خطا. به طور کلی جهش‌هایی که در اثر این نوع ترمیم بروز می‌کنند معمولاً از نوع تغییر تک‌بازی در جایگاه آسیب‌دیده می‌باشند و ربطی به حذف قطعات DNA ندارند. پروتئین‌های UmuCو UmuD به طریقی سبب قرار دادن یک باز، بدون وجود الگو در یک رشته در حال سنتز می‌شوند. چنین عملی به طور معمول انجام نمی‌گردد. این نوع سنتز به نام سنتز فرعی خوانده می‌شود. احتمالاً دو پروتئین فوق مانع عمل تصحیح DNA پلیمراز می‌گردند (از خاصیت اگزونوکلئازی http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/a368d57e30ff3af493aef9bb59627790.png جلوگیری می‌کنند). نظر دیگر این است که ژنهای UmuC و UmuD آنزیم DNA پلیمراز متفاوتی سنتز می‌کنند که باعث بروز خطا می‌گردد. هنوز نقش پروتئین RecA در این نوع ترمیم مشخص نشده است. گفته می‌شود شاید این پروتئین به نواحی بدون باز یعنی نواحی آسیب‌دیده متصل می‌گردد. ضمناً ممکن است پروتئین RecA با اتصال به پروتئین‌های UmuC و UmuD سبب هدایت آنها به جایگاه سنتز مستعد به خطا بشود.
منبع:وب سایت المپیاد زیست شناسی رشد