еров циклобутана (гл. 13, разд. Г, 2) между соседними пиримидиновыми кольцами, расположенными в одной и той же цепи ДНК. Для репарации этого повреждения димер должен быть вырезан и заменен новыми мономерными единицами. Было показано, что гены uvrA и В детерминируют синтез белков,

z№ i лава io

образующих УФ-эндонуклеазу [247], способную вызывать одноцепочеч-ные разрывы со стороны 5'-конца димера, освобождая З'-ОН-группу (рис. 15-33). Предполагают, что вслед за УФ-эндонуклеазной атакой происходит 5'—З'-экзонуклеолитическая реакция, завершающаяся вырезанием циклобутанового димера. Эта реакция может протекать либо благодаря 5'—З'-зкзонуклеазной активности ДНК полимеразы I, либо при участии специальной з-кзонуклеазы. Образовавшаяся в результате этой реакции брешь в одной из цепей (рис. 15-33) может быть в дальнейшем «заделана» ДНК-полимеразой и лигазой.

Другой механизм репарации повреждений, вызванных действием ультрафиолетового излучения, состоит в фотореактивации видимым светом или излучением ближайщей области ультрафиолетового спектра

J/P-зндонуклеаза

Пиримидиновый димер: два соседних кольца связаны коеа/гентно

(гл. 13, разд. 6,2). Ген phr кодирует у бактерий синтез специального фермента ДНК-фотолиазы.

5'

Многочисленные места атаки S'-3f— зкзонунлеазой

(|)

J J J И

5'

гО н

3'

{Присоединение нуклеотидов при помощи ДНК-полимеразы приводит к заполнении) бреши. Свободные концы цепи воссоединяются под действием лигозы

о'

5'он'

РИС. 15--33. /. Вырезание повреждения, вызванного действием ультрафиолетового облучения.

Репарирующие системы, устраняющие повреждения, вызванные действием ультрафиолетового излучения, имеются не только у бактерий: их обнаруживают во всех живых организмах. Особый интерес представляет аутосомное, рецессивное наследственное заболевание, известное под названием ксеродерма пигмен-тосум (xeroderma pigmentosum). Люди, гомозиготные по соответствующему гену, необычайно чувствительны к воздействию ультрафиолетовых лучей и склонны к развитию множественных карцином. Заболевание вызывается несколькими причинами [248], одна из которых— недостаточность специфической УФ-эндонуклеазы. Было показано, что некоторые ксеродермальные клетки лишены фотореак-гивирующей способности [249]. Третья причина ксеродермы может состоять в недостаточности апуринизованные участки

эндонуклеазы, специфически вырезающей ДНК [249а].

Другим синдромом болезни, наблюдаемой у людей, при которой нарушается репарация ДНК, является прогерия — состояние, приводящее к преждевременному старению и многим биохимическим аномалиям, а также к атаксической телеангиэктазии. Фибробласты кожи таких больных в культуре не способны к репарации повреждений типа тех,

которые возникают при действии рентгеновского излучения [250,

250а], — разрывов цепей ДНК, вызванных гамма-излучением 60Со. Фибробласты больных с атаксической телеангиэктазией лишены функционирующей у-зндонуклеазы — фермента, инициирующего, как это принято считать, репарирующее вырезание ^-модифицированных оснований. Это состояние отличается от ксеродермы, так как клетки больных, страдающих последним заболеванием, обладают способностью к нормальной репарации повреждений, вызванных рентгеновскими лучами.

Были идентифицированы также ферменты, которые, распознав неправильно образованные пары оснований в гетеродуплексе, исправляют их [251] и удаляют из ДНК основания, модифицированные под действием канцерогенов [252].

3. Мутагены в окружающей среде

О

Все большую озабоченность вызывает подверженность человека воздействию мутагенных веществ. Ежегодно промышленность вырабатывает более 500 новых химических соединений. Некоторые из них, широко используемые в качестве лекарственных препаратов, такие, как например, гикантон (рис. 2-27), обладают мутагенной активностью. Сильные мутагены содержатся в ряде пищевых продуктов [253]. Афлатоксины, опасные канцерогены, синтезируемые Aspergillus flavus, могут содержаться в зараженном арахисе и других съедобных продуктах.

О

(15-12)

Многие канцерогенные и мутагенные соединения в обычных условиях не проявляют необычной химической реакционноспособности. Однако в организме животного они часто подвергаются гидроксилирова-нию, превращаясь при этом в мутагены. Примером может служить образование канцерогенных эпоксипроизводных ароматических углеводородов [уравнение (15-12)] [244,254].

Другим примером является превращение 2-ацетиламинофлуорена в N-сульфат .[уравнение (15-13)] [255].

Как можно распознать мутагенное соединение? Очень ценный метод, основанный на использовании тест-штаммов бактерий, предложили Амес и сотрудники, использовавшие мутанты Salmonella, не способные синтезировать собственный гистидин, но способные расти, когда мутагенный агент вызывает обратную мутацию. Мутации одного такого

N—Ac H

N—Ac (15-13) I

OSCV

Канцероген

штамма могут вызывать агенты, стимулирующие обмен оснований. Другие три штамма с разными типам