Микробиология, понятие микробиологии, статьи по микробиологии, микробиологические процессы

Архив рубрики «Абортивная трансдукция»

Одна из, систем, восстанавливающих ультрафиолетовые индуцированные повреждения ДНК, названа системой фотореактивации. Фермент, обеспечивающий фотореактивацию, действует в присутствии видимого света и осуществляет расщепление димеров, превращая их в мономерные формы (61).
Активность другой системы, восстанавливающей повреждения ДНК, обеспечивается суммой ферментов, действующих в отсутствие видимого света. Эта система названа системой темнового восстановления.
Темновая репарация, схематически представленная на 62, осуществляется в несколько этапов. Первый этап заключается в надрезании нити молекулы ДНК в области повреждения. Далее происходят удаление повреждения и деградация прилегающего участка ДНК, сопровождающаяся ресинтезом удаленных участков одновременно по всей длине молекулы. Последний этап состоит в интеграции ресинтезированных фрагментов. Бактериальная система темновой репарации восстанавливает не только собственную ДНК, но и ДНК бактериальных вирусов, инфицирующих клетку, т. е. обеспечивает так называемую реактивацию хозяином (host cell reactivation). Поэтому данную систему часто называют HCR системой.

При изучении HCR системы было установлено, что мутанты, утратившие способность темновой репарации, обладают резко повышенной чувствительностью не только к летальному, но и к мутагенному действию ультрафиолетовых лучей. Отсюда был сделан вывод, что возникновение основной массы УФ индуцированных мутаций обязано, по видимому, димерам, не подвергнувшимся удалению и остающимся в ДНК облученных клеток к моменту ее репликации. Полагают, что во вновь синтезируемой нити реплицирующейся ДНК облученных ультрафиолетовым светом клеток образуются дефекты (бреши). По локализации эти дефекты соответствую расположению димеров, оставшихся неудаленными в материнской нити ДНК. Репарация этих дефектов происходит в процессе так называемой пострепликативной репарации.
В дорепликативной (темновой) и пострепликативной репарациях участвует ряд ферментов, из которых для многих уже установлены генетические детерминанты. К числу этих ферментов относятся ферменты типа эндонуклеаз, детерминируемые и тгенами, ДНК полимераза Корнберга, которой свойственны экзонуклеазная и ресинтетическая функции, лигаза, обеспечивающая воссоединение вновь синтезированных в процессе репарации фрагментов ДНК. Важное значение имеет активность ферментов, играющих определенную роль в осуществлении рекомбинационных процессов (ферменты, детерминируемые генами гесА, гесВ и гесС). Окончательно роль каждого из ферментов еще не выяснена. Не определены, по видимому, и еще какие то ферменты, участвующие в репаративных процессах.

Основную роль в формировании УФ индуцированных мутаций приписывают в настоящее время процессам, совершающимся при пострепликативной репарации. Однако и этот вопрос окончательно не выяснен.
Репарации подлежат повреждения ДНК, вызванные не только ультрафиолетовым светом, но и химическими мутагенными агентами. Имеющиеся данные позволяют полагать, что отдельные этапы репарации повреждений, вызванных радиацией и некоторыми химическими агентами (например, алкилирующими соединениями) осуществляются одними и теми же ферментами, в частности ДНК полимеразой Корнберга.
Воздействие мутагеном, даже при его прямом взаимодействии с ДНК, чаще всего является лишь первым звеном в цепи процессов, ведущих к формированию мутационного изменения. Это формирование в ряде случаев происходит в ходе репликаций ДНК с участием процессов, возникающих в клетках в ответ на первичные повреждения, которые вызваны мутагенными агентами и сохраняются в реплицирующейся ДНК.

Завершение формирования мутационного изменения в геноме клетки называют фиксацией мутаций. За фиксацией следует период фенотипического выражения мутационного изменения. В этот период осуществляются различные процессы сегрегация (при наличии в клетке более одного нуклеоида) синтез веществ, обусловливающих фенотипическое выражение функции мутировавшего гена, и т. д. Вследствие этого высеву на селективную среду бактериальной популяции, обработанной мутагеном, должны предшествовать условия, благоприятствующие фенотипическому выражению мутаций.
Центральной проблемой генетики микроорганизмов является специфичность действия мутагенных агентов, т. е. изыскание таких мутагенов, которые могли бы изменять свойства одного определенного гена. Решение этой проблемы имеет огромное значение как с общебиологической, так и с микробиологической точки зрения, поскольку с помощью специфически действующих мутагенов можно изменять природу организма, получать полезные мутации или устранять вредные и опасные. Многочисленные попытки получить мутагены, специфически действующие на отдельные гены, пока не привели к желаемым результатам. Объясняется это тем, что ДНК состоят всего из четырех оснований, из которых каждое, по видимому, входит в состав любого гена. Именно поэтому даже при наличии мутагенов, действующих на определенные основания, нельзя получить повреждения только одного гена, не затрагивая других.

Установлена лишь внутригенная специфичность мутагенов, заключающаяся в том, что различные мутагены наиболее часто повреждают определенные (специфические для каждого мутагена) участки одного и того же гена. Такие участки называют горячими точками того или иного мутагена. Наличие горячих точек объясняют гетерогенностью гена относительно составляющих его оснований. Например, в одном из участков гена может содержаться большее количество АТ пар. Мутагенам, повреждающим А или Т, будет свойственна горячая точка именно в этом участке.
Важность проблемы специфического действия мутагенов требует дальнейших углубленных исследований с целью выяснения молекулярных механизмов формирования мутационных изменений.