Tài liệu Sửa chữa và bảo vệ ADN pptx

S a ch a và b o v ử ữ ả ệ

ADN

1 C ch s a sai sinh h c ơ ế ử ọ

T bào s ng có hàng lo t h th ng saiế ố ạ ệ ố

h ng DNA theo nhi u cách khác nhau.ỏ ề

T l đ t bi n t nhiên th p do nh tínhỷ ệ ộ ế ự ấ ờ

hi u qu c a h th ng s a sai này Saiệ ả ủ ệ ố ử

h ng c a h th ng s a sai này d n đ nỏ ủ ệ ố ử ẫ ế

t l đ t bi n cao.ỷ ệ ộ ế

1.1 Quang ph c ụ ho t ạ

(photoreactivation) hay s a ử sai nhờ ánh sáng (light repair)

Sau khi x lý tia t ngo i gây đ t bi n,ử ử ạ ộ ế

n u đ a ra ánh sáng thì ph n l n saiế ư ầ ớ

h ng đỏ ược ph c h i nh enzymeụ ồ ờ

photolyase Enzyme này g n vàoắ

photodimer c t nó thành các monomerắ

dưới tác d ng c a ánh sáng m t tr i cóụ ủ ặ ờ

bước sóng 320-370 nm Sau đó ph c h iụ ồ các base ban đ uầ

S t o thành và s lo i b dimerự ạ ự ạ ỏ

thymine

1.2 S a sai b ng làm m t nhóm alkylử ằ ấ

(dealkylation)

Enzyme alkyltransferasecos th s a tr cể ử ự

ti p các sai h ng Chúng c t nhóm alkylế ỏ ắ

t ch t nitrosoguanine vàừ ấ

ethylmethnesulfonate và g n vào v trí O-ắ ị

6 guanine

Enzyme methyltransferase c aủ E coli

có khả năng chuy nể nhóm methyl từ

ch t O-6 methylguanine sang g c cisteinấ ố trên phân t protein Tuy nhiên h th ngử ệ ố

s a sai này có th b o hòa n u m c đử ể ả ế ứ ộ alkyl hóa đ cao.ủ

* S a sai b ng c t b (excision repairử ằ ắ ỏ

pathway)

Ph n l n các c ch s a sai khác th cầ ớ ơ ế ử ự

hi n theo l i c t b (excistion repair)ệ ố ắ ỏ

không c nầ ánh sáng nhờ các

nuclease, sau đó thay vào các base

đúng Có th x y ra theo nhi u cách:ể ả ề

+ C t các base (base excision repair) Sắ ự

c t b các base sai h ng nh các enzymeắ ỏ ỏ ờ DNA glycosylase Các enzyme này nh nậ

bi t các base b bi n đ iế ị ế ổ và các đi mể

m tấ purine hay m tấ pyrimidine và

th yủ gi iả liên k tế N- glycosilic n iố base v iớ đường R iồ enzyme AP

endonuclease c tắ liên k t đế ườ và ng phosphate g nầ base bị bi nế đ i.ổ Sau đó enzyme thứ ba,

deoxyribophosphodiesterase lo i b t ngạ ỏ ừ nucleotide k ti p nhau đo n b h ng.ế ế ở ạ ị ỏ Sau đó, DNA polymerase l p đ yấ ầ

kho ng tr ng v i các nucleotide b sungả ố ớ ổ

v i s i khuôn còn l i Enzyme DNAớ ợ ạ

ligase s g n các khe h gi a 2 đ u 3'-5'ẽ ắ ở ữ ầ

Trong tế bào t nồ t iạ m tộ số DNA glycosylase Ch ngẳ h n,ạ enzyme uracil-DNA glycosylase c t uracil kh i uracil-DNA.ắ ỏ Uracil t o thành do đ t bi n m t nhómạ ộ ế ấ amin ng u nhiên cytosine, d n đ n đ tẫ ở ẫ ế ộ

bi n đ ng hoán thay C b ng T Enzymeế ồ ằ này phát hi n ra uracil trên DNA nh làệ ư

m t b t thộ ấ ường, chúng s c t b và s aẽ ắ ỏ ử sai

+ C t các nucleotide: S c t b vùng cóắ ự ắ ỏ nhi u pyrimidine dimer đề ược th c hi nự ệ

nh enzyme exinuclease (enzyme r chờ ạ

m ch hay enzyme t o kh c trên DNA)ạ ạ ấ

nh ph c h p 3 enzyme đư ứ ợ ược mã hóa

b i gene uvr ABC c a E coli Ph c h pớ ủ ứ ợ này c t đo n 12 nucleotide trên m tắ ạ ộ

m ch: 8 nucleotide t m t đ u b saiạ ừ ộ ầ ị

h ng và 4 nucleotide c a đ u còn l i.ỏ ủ ầ ạ

Kho ng tr ng c a 12 nucleotideả ố ủ này sẽ

đượ l pc ấ đ yầ nhờ enzyme DNA

polymerase I d aự vào m ch đ n bạ ơ ổ

sung kia c a trình t DNA g c DNAủ ự ố

ligase s g n vào các khe h ẽ ắ ở

S a sai b ng c t b nucleotideử ằ ắ ỏ

+ Đ c s a đ i v i các base b t c p saiọ ử ố ớ ắ ặ

C ch đ c s a đ i v i các base b tơ ế ọ ử ố ớ ắ

c p sai (proofreading for base-pairặ

matching) được th c hi n trong sao chépự ệ

DNA Trong quá trình sao chép, trước khi

th c hi n ph n ng polymer hóa n i cácự ệ ả ứ ố nucleotide, các nucleotide triphotphate

m i ph i b t c p b sung v i m chớ ả ắ ặ ổ ớ ạ

khuôn N u s b t c p sai x y ra, DNAế ự ắ ặ ả polymerase s lo i b nucleotide b tẽ ạ ỏ ắ

c p sai Ngay c trặ ả ước khi nucleotide

m i ráp vào, enzyme dò l i c p baseớ ạ ặ

cu i, n u chúng không b t c p thì số ế ắ ặ ự

polymer hóa ti p theo b d ng C pế ị ừ ặ

nucleotide đ u cu i 3' b t c p sai sở ầ ố ắ ặ ẽ

b lo i b nh ho t tínhị ạ ỏ ờ ạ

exonuclease3'®5' c a DNA polymerase.ủ Khi đã b t c p đúng, quá trình polymerắ ặ hóa m i đớ ược ti p t c.ế ụ

Ho tạ tính đ cọ s aử đ iố v iớ các base

b tắ c pặ sai là đ cặ tính c aủ nhi uề

DNA polymerase đ m b o cho s kéoả ả ự

dài chính xác c a m ch đ ng đủ ạ ạ ượ ổ c t ng

h p.ợ

+ S aử sai d aự vào tính tươ đ ngng ồ (Homology-dependent repair system)

Mô hình b gãy s i đôi nh trao đ i chéoẻ ợ ờ ổ

M tộ hệ th ngố s aử sai quan tr ngọ đã phát hi nệ tính ch tấ bổ sung đ i songố song c a 2 m ch đ n DNA đ ph c h iủ ạ ơ ể ụ ồ

đo n sai h ng tr l i tr ng thái bìnhạ ỏ ở ạ ạ

thường ban đ u Trong h th ng này,ầ ệ ố

đo n DNA sai h ng b c t b và thayạ ỏ ị ắ ỏ

b ng m t đo n nucleotide m i đằ ộ ạ ớ ượ c

t ng h p b sung v i s i khuôn đ iổ ợ ổ ớ ợ ố

di n S s a sai x y ra qua s i khuôn vàệ ự ử ả ợ nguyên t c c a sao chép DNA b o đ mắ ủ ả ả

s s a sai hoàn thành v i đ chính xácự ử ớ ộ cao - đó là s gi i phóng sai h ng (error-ự ả ỏ free) Có 2 h th ng ch y u đ lo i bệ ố ủ ế ể ạ ỏ sai h ng: H th ng s a ch a sai h ngỏ ệ ố ử ữ ỏ phát hi n ra trệ ước khi sao chép và hệ

th ng s a ch a sai h ng phát hi n trongố ử ử ỏ ệ quá trình di n bi n sao chép (s a sai sauễ ế ử

sao chép).

+ S a sai đ t m ch kép (repair ofử ứ ạ

double-strand break)

Khi c 2 s i c a ch i xo n kép b đ t ả ợ ủ ỗ ắ ị ứ ở cùng m t v trí, độ ị ược g i là đ t bi nọ ộ ế

đ tứ m chạ đôi, có thể gây ra sai hình nhi mễ s cắ th ,ể làm ch tế tế bào

ho cặ t oạ ra tr ngạ thái ti nế ung th ư

Tế bào sử d ngụ nhi uề protein và con

đường s aử sai đ tứ gãy m chạ đôi là

th c hi nự ệ tái t h pổ ợ trong gi mả phân Quá trình s a ch a do trao đ i chéo trongử ữ ổ

gi m phân x y ra nh sau ả ả ư

Trên m t nhi m s c th x y ra s đ tộ ễ ắ ể ả ự ứ

m ch đôi và k t qu ăn mòn các đ uạ ế ả ầ

mút đo n ng n c a DNA s i đ n.ở ạ ắ ủ ợ ơ

Đ u 3' c a m t trong nh ng s i nàyầ ủ ộ ữ ợ

"xâm l n" vào m t chromatid.ấ ộ

Đo nạ xâm l nấ làm m iồ cho t ngổ

h pợ các base bị m tấ c aủ nó nhờ sử

d ng s i đ i song song c a chromatidụ ợ ố ủ

nh là s i khuôn S t ng h p m i nàyư ợ ự ổ ợ ớ

s t o ra m t vòng s i đ n lai v i m tẽ ạ ộ ợ ơ ớ ộ

s i đ n không xâm l n Vì v y t o raợ ơ ấ ậ ạ

m t vùng d h p t nh "Aa" và s d ngộ ị ợ ử ỏ ử ụ

nh m ch khuôn đ khôi ph c các baseư ạ ể ụ

b m t trên s i đó DNA polymerase sị ấ ợ ẽ

l p đ y ch tr ng và enzyme ligase sấ ầ ỗ ố ẽ

n i các đ u mút x y ra trong c u trúcố ầ ả ấ

đ c bi t gi ng v i trao đ iặ ệ ố ớ ổ chéo 2 s iợ

đ n C u trúcơ ấ này cũng ch aứ các đo nạ

b t c pắ ặ không tương đ ng đ n gi n.ồ ơ ả

Trao đ iổ chéo s iợ đ nơ đượ g ic ọ là

c uấ trúc Holliday (Holliday structure)

do Holliday phát hi n vào nh ng nămệ ữ

1960

+ H th ng SOSệ ố

t bào vi khu n ho c t bào eukaryote

b sai h ng n ng do chi u tia uv, tia Xị ỏ ặ ế

ho c do tác d ng c a các hóa ch t gâyặ ụ ủ ấ

đ t bi n, h th ng s a sai kh nộ ế ệ ố ử ẩ c pấ

đượ kh ic ở đ ng.ộ Ở E coli, hệ

th ngố này có liên quan v iớ hai protein

được mã hóa b i gene lexAvà recA.ở

Protein lexAlà m t ch t c ch , nó g nộ ấ ứ ế ắ vào h p SOS, ch ng l p các promotorộ ồ ấ

c a các gene SOS, ngăn c n s phiên mãủ ả ự nhóm các gene c a h th ng SOS M tủ ệ ố ộ vài s n ph m c a DNA b t n thả ẩ ủ ị ổ ươ ng

s làm ho t hóa enzyme protease recA.ẽ ạ

Protein recAb ho t hóa s c t b proteinị ạ ẽ ắ ỏ lexA, cho phép các gene c a h th ngủ ệ ố

SOS phiên mã Ph n ng c a h th ngả ứ ủ ệ ố SOS x y ra trong th i gian ng n nh ngả ờ ắ ư

ph c t p Nó bao g m các quá trình làmứ ạ ồ tăng ho t tính tái t h p, thay đ i trongạ ổ ợ ổ

kh i s saoở ự chép, cứ chế nuclease và kích thích ph cụ h iồ sao chép và

chuy nể sai h ng thành s a sai úp s pỏ ử ấ (error-prone replication) T bào bây giế ờ

s x y ra s sao chép DNAẽ ả ự nhanh h nơ bình thường N u s a sai khôngế ử k p, tị ế bào ph i ch p nh n ho c b đ t bi nả ấ ậ ặ ị ộ ế

ho c b ch t.ặ ị ế