Sửa chữa và bảo vệ DNA ở vi khuẩn

Quang phục hoạt (Photoreactivation) Quang phục hoạt (photoreactivation) hay sửa sai nhờ ánh sáng (light repair). Sau khi xử lý tia tử ngoại gây đột biến, nếu đưa ra ánh sáng thì phần lớn sai hỏng được phục hồi nhờ enzyme photolyase. Enzyme này gắn vào photodimer cắt nó thành các monomer dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời có bước sóng 320-370 nm. Sau đó phục hồi các base ban đầu .
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sửa chữa và bảo vệ DNA ở vi khuẩn Sửa chữa và bảo vệDNA ở vi khuẩn1. Quang phục hoạt (Photoreactivation)Quang phục hoạt (photoreactivation) haysửa sai nhờ ánh sáng (light repair). Saukhi xử lý tia tử ngoại gây đột biến, nếuđưa ra ánh sáng thì phần lớn sai hỏngđược phục hồi nhờ enzyme photolyase.Enzyme này gắn vào photodimer cắt nóthành các monomer dưới tác dụng củaánh sáng mặt trời có bước sóng 320-370nm. Sau đó phục hồi các base ban đầu .2. Sửa chữa bằng cắt bỏ (excisionrepair)Phần lớn các cơ chế sửa sai khác thựchiện theo lối cắt bỏ (excistion repair)không cần ánh sáng nhờ các nuclease,sau đó thay vào các base đúng. Có thểxảy ra theo nhiều cách:+ Cắt các base (base excision repair) Sựcắt bỏ các base sai hỏng nhờ các enzymeDNA glycosylase. Các enzyme này nhậnbiết các base bị biến đổi và các điểm mấtpurine hay mất pyrimidine và thủy giảiliên kết N-glycosilic nối base với đường.Rồi enzyme AP endonuclease cắt liên kếtđường và phosphate gần base bị biến đổi.Sau đó enzyme thứ ba,deoxyribophosphodiesterase loại bỏ từngnucleotide kế tiếp nhau ở đoạn bị hỏng.Sau đó, DNA polymerase lấp đầy khoảngtrống với các nucleotide bổ sung với sợikhuôn còn lại. Enzyme DNA ligase sẽgắn các khe hở giữa 2 đầu 3-5 . Sửa sai bằng cắt bỏ nucleotideTrong tế bào tồn tại một số DNAglycosylase. Chẳng hạn, enzyme uracil-DNA glycosylase cắt uracil khỏi DNA.Uracil tạo thành do đột biến mất nhómamin ngẫu nhiên ở cytosine, dẫn đến độtbiến đồng hoán thay C bằng T. Enzymenày phát hiện ra uracil trên DNA như làmột bất thường, chúng sẽ cắt bỏ và sửasai.+ Cắt các nucleotide: Sự cắt bỏ vùng cónhiều pyrimidine dimer được thực hiệnnhờ enzyme exonuclease (enzyme rạchmạch hay enzyme tạo khấc trên DNA)như phức hợp 3 enzyme được mã hóa bớigene uvr ABC của E. coli. Phức hợp nàycắt đoạn 12 nucleotide trên một mạch: 8nucleotide từ một đầu bị sai hỏng và 4nucleotide của đầu còn lại. Khoảng trốngcủa 12 nucleotide này sẽ được lấp đầynhờ enzyme DNA polymerase I dựa vàomạch đơn bổ sung kia của trình tự DNAgốc. DNA ligase sẽ gắn vào các khe hở.+ Sửa sai dựa vào tính tương đồng(Homology-dependent repair system)Một hệ thống sửa sai quan trọng đã pháthiện tính chất bổ sung đối song song của2 mạch đơn DNA để phục hồi đoạn saihỏng trở lại trạng thái bình thường banđầu. Trong hệ thống này, đoạn DNA saihỏng bị cắt bỏ và thay bằng một đoạnnucleotide mới được tổng hợp bổ sungvới sợi khuôn đối diện. Sự sửa sai xảy raqua sợi khuôn và nguyên tắc của saochép DNA bảo đảm sự sửa sai hoànthành với độ chính xác cao - đó là sự giảiphóng sai hỏng (error-free). Có 2 hệthống chủ yếu để loại bỏ sai hỏng: Hệthống sửa chữa sai hỏng phát hiện ratrước khi sao chép và hệ thống sửa chửasai hỏng phát hiện trong quá trình diễnbiến sao chép (sửa sai sau sao chép).3. Sửa chữa kết cặp sai (Mismatchrepair)Cơ chế sửa chữa đối với các base kết cặpsai (proofreading for base-pair matching)được thực hiện trong sao chép DNA.Trong quá trình sao chép, trước khi thựchiện phản ứng polymer hóa nối cácnucleotide, các nucleotide triphotphatemới phải bắt cặp bổ sung với mạchkhuôn. Nếu sự bắt cặp sai xảy ra, DNApolymerase sẽ loại bỏ nucleotide bắt cặpsai. Ngay cả trước khi nucleotide mới rápvào, enzyme dò lại cặp base cuối, nếuchúng không bắt cặp thì sự polymer hóatiếp theo bị dừng. Cặp nucleotide ở đầucuối 3 bắt cặp sai sẽ bị loại bỏ nhờ hoạttính exonuclease3®5 của DNApolymerase. Khi đã bắt cặp đúng, quátrình polymer hóa mới được tiếp tục.Hoạt tính đọc sửa đối với các base bắtcặp sai là đặc tính của nhiều DNApolymerase đảm bảo cho sự kéo dàichính xác của mạch đạng được tổng hợp.4. Sửa chữa tái tổ hợp Error-proneTrong một số trường hợp sự sửa sai thấtbại, tính liên tục của bộ gene vẫn có thểduy trì nhờ sao chép “úp sấp sai hỏng”(error-prone replication), DNApolymerase có thể bỏ qua chỗ sai saochép tiếp.Khi cả 2 sợi của chuỗi xoắn kép bị đứt ởcùng một vị trí, được gọi là đột biến đứtmạch đôi, có thể gây ra sai hình nhiễmsắc thể, làm chết tế bào hoặc tạo ra trạngthái tiến ung thư. Tế bào sử dụng nhiềuprotein và con đường sửa sai đứt gãymạch đôi là thực hiện tái tổ hợp tronggiảm phân. Quá trình sửa chữa do traođổi chéo trong giảm phân xảy ra như sau:Mô hình bẻ gãy sợi đôi nhờ trao đổi chéoTrên một nhiễm sắc thể xảy ra sự đứtmạch đôi và kết quả ăn mòn các đầu mútở đoạn ngắn của DNA sợi đơn. Đầu 3của một trong những sợi này xâm lấnvào một chromatid.Đoạn xâm lấn làm mồi cho tổng hợp cácbase bị mất của nó nhờ sử dụng sợi đốisong song của chromatid như là sợikhuôn. Sự tổng hợp mới này sẽ tạo ramột vòng sợi đơn lai với một sợi đơnkhông xâm lấn. Vì vậy tạo ra một vùngdị hợp tử nhỏ Aa và sử dụng như mạchkhuôn để khôi phục các base bị mất trênsợi đó. DNA polymerase sẽ lấp đầy chỗtrống và enzyme ligase sẽ nối các đầumút xảy ra trong cấu trúc đặc biệt giốngvới trao đổi chéo 2 sợi đơn. Cấu trúc nàycũng chứa ...