Language
Country/Area
No result found
Волшебный механизм восстановления генов: как белок RecA запускает реакцию SOS?
Реакция SOS — это глобальный механизм реагирования, когда клетки сталкиваются с повреждением ДНК. В ходе этого процесса клеточный цикл приостанавливается и запускаются процессы репарации ДНК и мутации генов. Суть этого явления заключается в белке RecA. При появлении одноцепочечной ДНК белок RecA стимулируется и начинает серию биохимических реакций, которые, в свою очередь, инициируют SOS-ответ.
«Роль белка RecA заключается не только в восстановлении ДНК, но и в открытии нового взгляда на то, как клетки реагируют на стресс».
Открытие ответа SOS
Концепция реагирования SOS была впервые предложена Эвелин Уиткин. Изучая фенотипические характеристики мутантной E. coli, Виткин и его научный сотрудник Мирослав Радман подробно описали SOS-реакцию бактерий на УФ-излучение. Открытие этой системы не только доказывает, что клетки могут координировать свою реакцию на повреждение ДНК, но и открывает путь к углубленному исследованию клеточных реакций на стресс.
Механизмы реакции SOS
В нормальных условиях роста ген SOS отрицательно регулируется димером ингибирующего белка LexA. LexA подавляет экспрессию этих генов, связываясь с определенной консенсусной последовательностью из 20 пар оснований (SOS-бокс). Однако при повреждении ДНК, когда одноцепочечные участки ДНК накапливаются в репликативной вилке, белок RecA начинает формировать нитевидные структуры вокруг этих одноцепочечных участков ДНК АТФ-зависимым образом и активируется.
«Активация белка RecA приводит к саморасщеплению ингибирующего белка LexA, тем самым снимая ингибирование гена SOS».
Когда концентрация LexA снижается, начинает экспрессироваться соответствующий ген SOS. Этот процесс постепенный и упорядоченный. LexA имеет более слабое сродство к определенным операторам (таким как lexA, recA, uvrA и т. д.), поэтому эти гены полностью активируются первыми в ответе SOS и преимущественно экспрессируются во время процесса восстановления.
Устойчивость к антибиотикам и SOS-ответ
Исследование показало, что система SOS-ответа может приводить к мутациям и в дальнейшем вызывать устойчивость к антибиотикам. Во время реакции SOS три низкоточные ДНК-полимеразы в мире (Pol II, Pol IV и Pol V) увеличивают частоту мутаций. Поэтому многие исследовательские группы сейчас изучают эти белки в надежде разработать препараты, которые смогут предотвратить SOS-восстановление.
«Увеличивая время, необходимое патогенам для развития устойчивости к антибиотикам, можно повысить долгосрочную эффективность некоторых антибиотиков».
Тестирование генотоксичности
У Escherichia coli различные классы агентов, повреждающих ДНК, могут инициировать реакцию SOS. Объединив оператор lac с оператором, контролируемым белком, связанным с SOS, можно реализовать простой колориметрический анализ для обнаружения генотоксичности. При добавлении аналога лактозы он расщепляется бета-галактозидазой, образуя окрашенное соединение, которое можно количественно измерить с помощью спектрофотометра. Степень изменения цвета является косвенным показателем степени повреждения ДНК.
SOS-ответ цианобактерий
Цианобактерии — единственные прокариоты, способные к фотосинтезу с выделением кислорода, что оказало значительное влияние на кислородную атмосферу Земли. Было обнаружено, что у некоторых морских цианобактерий, таких как Prochlorococcus и Synechococcus, есть система SOS, похожая на систему E. coli, которая помогает им восстанавливать ДНК, поскольку они кодируют гены, гомологичные генам SOS E. coli (например, lexA и sulA).
Смогут ли ученые найти новые стратегии для предотвращения развития устойчивости у патогенов в будущем благодаря глубокому изучению белка RecA и механизма SOS-ответа?
