Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Биологиялық процесс
Biological process
SOS жауабы – ДНК зақымдануына жаппай жауап болып табылады, онда жасуша циклы тоқтатылады және ДНК жөндеуі мен мутагенез күшейтіледі. Бұл жүйе RecA ақуызын (эукариоттарда Rad51) қамтиды. Бір тізгілі ДНК-мен стимуляцияланатын RecA ақуызы SOS жауабы гендерінің репрессорын (LexA) белсенділіксіздендіруге қатысады, осылайша жауапты тудырады. Бұл қателікке бейім жөндеу жүйесі болып табылады және ол көптеген түрлерде байқалған ДНК өзгерістеріне маңызды үлес қосады.
The SOS response is a global response to DNA damage in which the cell cycle is arrested and DNA repair and mutagenesis are induced. The system involves the RecA protein (Rad51 in eukaryotes). The RecA protein, stimulated by single stranded DNA, is involved in the inactivation of the repressor (LexA) of SOS response genes thereby inducing the response. It is an error prone repair system that contributes significantly to DNA changes observed in a wide range of species.
Ашылу
Эвлин Виткин "SOS" жауабын тұжырымдады. Кейіннен, мутацияланған E. coli фенотиптерін сипаттау арқылы, ол және докторантурадан кейінгі студент Мирослав Радман бактериялардағы ультракүлгін сәулеленуге SOS жауабын толыққанды сипаттады. ДНҚ зақымдануына SOS жауабы маңызды жаңалық болды, себебі ол ең алғаш зерттелген үйлестірілген стресс-жауап еді.
The SOS response was articulated by Evelyn Witkin. Later, by characterizing the phenotypes of mutagenised E. coli, she and post doctoral student Miroslav Radman detailed the SOS response to UV radiation in bacteria. The SOS response to DNA damage was a seminal discovery because it was the first coordinated stress response to be elucidated.
Механизм
Қалыпты өсу кезінде SOS гендері LexA репрессорлық протеин димерлерімен теріс реттеледі. Қалыпты жағдайда LexA осы гендердің операторлық аймағындағы 20 жұп негіздік консенсустық тізбекке (SOS қорапшасына) байланады. Кейбір SOS гендері, тіпті реттелген күйде де, олардың SOS қорабына LexA-ның жақындығына байланысты белгілі бір деңгейде экспрессияланады. SOS гендерінің белсенділігі ДНК полимеразасы тоқтатылған репликациялық жіктерде пайда болған бір тізбекті (ssDNA) аймақтардың жиналуынан кейін болады. RecA осы ssDNA аймақтарының айналасында АТФ-қа тәуелді түрде жіпше қалыптастырады және белсендіріледі. RecA-ның белсенді түрі LexA репрессормен өзара әрекеттесіп, LexA репрессордың оператордан өзін-өзі кесуіне көмектеседі. LexA қоры азайғанда, SOS гендерінің реттелуі LexA-ның SOS қораптарына деген жақындығы деңгейіне сәйкес төмендейді. SOS жауабы кезінде мутацияның жоғары деңгейі үш төмен дәлдікті ДНК полимеразалардың әрекетінен туындайды: Pol II, Pol IV және Pol V.
During normal growth, the SOS genes are negatively regulated by LexA repressor protein dimers. Under normal conditions, LexA binds to a 20 bp consensus sequence (the SOS box) in the operator region for those genes. Some of these SOS genes are expressed at certain levels even in the repressed state, according to the affinity of LexA for their SOS box. Activation of the SOS genes occurs after DNA damage by the accumulation of single stranded (ssDNA) regions generated at replication forks, where DNA polymerase is blocked. RecA forms a filament around these ssDNA regions in an ATP dependent fashion, and becomes activated. The activated form of RecA interacts with the LexA repressor to facilitate the LexA repressor's self cleavage from the operator. Once the pool of LexA decreases, repression of the SOS genes goes down according to the level of LexA affinity for the SOS boxes. The increased rate of mutation during the SOS response is caused by three low fidelity DNA polymerases: Pol II, Pol IV and Pol V.
Генетикалық резистенттікпен қатар SOS жауабы фенотиптік резистенттікті де күшейте алады. Бұл жағдайда геном сақталады, ал бактерияның тірі қалуына мүмкіндік беру үшін басқа генетикалық емес факторлар өзгертіледі. Мысалы, SOS-қа тәуелді tisB istR токсин-антитоксин жүйесі ДНК зақымдануына тәуелді тұрақты жасушалардың индукциясымен байланысты.
As well as genetic resistance the SOS response can also promote phenotypic resistance. Here, the genome is preserved whilst other non genetic factors are altered to enable the bacteria to survive. The SOS dependent tisB istR toxin antitoxin system has, for example, been linked to DNA damage dependent persister cell induction.
Генотоксикалық сынақ
Эшерихия колиде, жоғарыда сипатталғандай, ДНК-ны зақымдайтын әр түрлі агенттер SOS жауабын іске қосуы мүмкін. Лактозаны ыдырататын бета-галактозидазаны өндіруге жауапты лактоза операторын SOS байланысты белоктың бақылауына қоятын операторлық қосылысты пайдалана отырып, генотоксикалық әсерді қарапайым колориметриялық тәсілмен анықтауға болады. Бактерияларға лактозаның аналогы қосылады, ол бета-галактозидазамен ыдырайды, соның салдарынан спектрофотометрия арқылы сандық өлшеуге болатын түсті қосылыс пайда болады. Түс дамуының деңгейі – бета-галактозидазаның өндірілуінің жанама көрсеткіші, ал ол тікелей ДНК зақымдануының мөлшерімен байланысты. E. coli бактериялары экзизиялық жөндеуде кемшілік тудыратын uvrA мутациясы және SOS жауабын тудыру үшін кейбір химиялық заттардың жасушаға жақсы таралуын қамтамасыз ететін липополисахарид жетіспеушілігін тудыратын rfa мутациясы сияқты бірнеше мутацияларға ие болу үшін одан әрі өзгертіледі. E. coli жасушасының генетикалық зақымдануға алғашқы жауабын өлшеуге арналған коммерциялық жиынтықтар бар, және олар кейбір материалдар үшін Ames тестімен жоғары корреляцияға ие болуы мүмкін.
In Escherichia coli, different classes of DNA damaging agents can initiate the SOS response, as described above. Taking advantage of an operon fusion placing the lac operon (responsible for producing beta galactosidase, a protein which degrades lactose) under the control of an SOS related protein, a simple colorimetric assay for genotoxicity is possible. A lactose analog is added to the bacteria, which is then degraded by beta galactosidase, thereby producing a colored compound which can be measured quantitatively through spectrophotometry. The degree of color development is an indirect measure of the beta galactosidase produced, which itself is directly related to the amount of DNA damage. The E. coli are further modified in order to have a number of mutations including a uvrA mutation which renders the strain deficient in excision repair, increasing the response to certain DNA damaging agents, as well as an rfa mutation, which renders the bacteria lipopolysaccharide deficient, allowing better diffusion of certain chemicals into the cell in order to induce the SOS response. Commercial kits which measures the primary response of the E. coli cell to genetic damage are available and may be highly correlated with the Ames Test for certain materials.
Цианобактериялар
Цианобактериялар – оттегі шығаратын фотосинтезге қабілетті жалғыз прокариоттар және Жердің оттегі атмосферасын құруда маңызды рөл атқарады. Теңіз цианбактериялары Прохлорококк және Синехококк ДНК-ны жөндеу үшін Э. коли сияқты SOS жүйесіне ие болып көрінеді, себебі олар lexA және sulA сияқты Э. коли SOS гендеріне гомологты гендерді кодтайды.
Cyanobacteria, the only prokaryotes capable of oxygen evolving photosynthesis, are major producers of the Earth’s oxygenic atmosphere. The marine cyanobacteria Prochlorococcus and Synechococcus appear to have an E. coli like SOS system for repair of DNA, since they encode genes homologous to key E. coli SOS genes such as lexA and sulA.