Расщепление нуклеопротеинов в пищеварительном тракте

Расщепляются на белок и нуклеиновые кислоты (НК)

Расщепление белков – протеазы. НК – нуклеазы (фосфодиэстеразы) панкреатического сока – гидролизуют 3’, 5’-фосфоэфирные связи между нуклеотидами.

Под действием РНКаз образуются моно-, ди-, три- и олигонуклеотиды. Под действием ДНКаз – в основном ди- и олигонуклеотиды, реже мононуклеотиды.

Мононуклеотиды в кишечнике расщепляются под действием фосфатаз (кислая, щелочная) с образованием нуклеозидов и фосфата (разрушается фосфоэфирная связь). Частично распадаются в клетках слизистой оболочки кишечника под действием нуклеотидаз с образованием нуклеодизов и фосфата.

Образованные нуклеозиды через промежуточные продукты ресинтезируюся (90% нуклеозидов в организме – за счет ресинтеза, 10% – синтез de novo). Дальнейшие превращения нуклеозидов:

· всасываются в тонком кишечнике и могут быть использованы для синтеза НК организма

· или дальше расщепляются фосфорилитически (не гидролитически! ) Е: нуклеозидфосфорилазы с образованием азотического основания и рибозы-1-фосфата.

Цитидин + H₃PO₄ цитизин + рибоза-1-фосфат

Внутриклеточнное расщепление НК – под действием нуклеаз (до нуклеозидов, далее до азотистых оснований и рибозо-1-Р). Далее азотистые основания могут быть катаболизированы, но большая часть – на ресинтез нуклеотидов, т.к. синтез – очень энергозатратный процесс.

Классификация нуклеаз

I.
Эндонуклеазы	Экзонуклеазы
· Катализируют внутриклеточное гидролитическое расщепление 3’5’-фосфодиэфирных связей в ДНК и РНК	· Катализируют гидролитические отщепление 3’- и 5’-нуклеотидов в ДНК и РНК
· Деполимеризация НК	· Распад НК до свободных нуклеотидов

II. В зависимости от субстратной специфичности:

· Рибонуклеазы (РНКазы)

· ДНКазы

· Неспецифические нуклеазы

III. В зависимости от места гидролитического расщепления фосфодиэфирной связи:

· А-тип: расщепление связи между фосфатом и 5’-атомом углерода остатка рибозы или дезоксирибозы (с образованием нуклеозид-3’-Р)

· В-тип: расщепление между фосфатом и 3’-атомом углерода рибозы или дезоксирибозы (с образованием нуклеозид-5’-Р)

IV. По типу расщепляемой цепи:

· Расщепляющие одноцепочечные НК

· Расщепляющие двуцепочечные НК

V. В отдельный тип выделяют рестриктазы – нуклеазы, узнающие определенные последовательности нуклеотидов:

· Катализируют гомологичный разрыв («тупые» концы)

· Катализируют гетерологичный разрыв («липкие» концы)

 

Катаболизм пуриновых оснований (А и Г)

Продукты:

1. Мочевая кислота – у млекопитающих, птиц, некоторых рептилий

2. Аллантоин – у рептилий, некоторых млекопитающих

3. Аллантоиновая кислота и мочевина – у рыб

 

*Окисление гипоксантина и ксантина осуществляется ксантиноксидазой с образованием активных форм кислорода (H₂O₂).

У ряда животных (но не у человека! ) и большинства растений может осуществляться дальнейшее окисление до аллантоина и мочевины:

Катаболизм пиримидиновых оснований (Ц и Т)

Пиримидиновые основания подвергаются НАДФН-зависимому восстановлению до NH₃ и β -аминокислот.

Продукты: CO₂, NH₃, мочевина, β -аланин (далее используется для синтеза ансерина, карнозина, образования КоА), β -аминомасляная кислота.

Репликация ДНК. Основные типы ДНК-полимераз, их структура, ферментативная активность, роль во внутриклеточных процессах. Контроль точности воспроизведения ДНК.

 

Бактерии E. coli имеют пять ДНК-полимераз:

Кроме полимеразной, ДНК-полимеразы могут иметь экзонуклеазные активности для удаления нуклеотидов с концов цепи ДНК. Экзонуклеазные активности ДНК-полимераз на несколько порядков повышают точность синтеза ДНК

 

Репарация ДНК. Механизмы эксцизионной репарации ДНК (эксцизия нуклеотидов, оснований). Пострепликативная коррекция неспаренных оснований.

Репарация генетических повреждений — свойст­во живых организмов восстанавливать поврежде­ния, возникшие в ДНК в результате воздействия разнообразных мутагенных факторов как радиаци­онной, так и химической природы. Оно было от­крыто относительно недавно, менее полувека назад.

Эксцизионная репарация.

Существуют более сложные реакции восстановления, напоминающие хирургические вмешательства в структуру ДНК, когда поврежденные участки вырезаются из цепи ДНК (отсюда происходит и термин “эксцизионная репарация”, от англ. excision — вырезание), а затем образовавшиеся бреши заполняются неповрежден­ным материалом.

А. Вырезание поврежденных оснований гликозилазами и застройка АП-сайтов.

К настоящему времени описано много типов ферментов-гликозилаз, каж­дый из которых узнает разнообразные поврежден­ные основания (такие, как метилированные, окис­ленные, восстановленные, дезаминированные ос­нования, основания, связанные с группировками, и т.п.. Гликозилазы присо­единяются к ним, рвут гликозидные связи между модифицированным основанием и сахаром дезоксирибозой, за счет чего образуются АП-сайты. АП- сайт распознается теперь другим ферментом, АП- эндонуклеазой. Последние найдены у бактерий, растений, животных, включая человека. Как только в нити ДНК возникает разрыв, в работу вступает еще один фермент — фосфодиэстераза: он отщепляет от ДНК ту сахарофосфатную группу, к которой теперь не присоединено основание. Появляется брешь в од­ной цепи ДНК размером в один нуклеотид. Напро­тив бреши в противоположной нити ДНК располо­жен не поврежденный нуклеотид, и следующий фер­мент — ДНК полимераза I вставляет в брешь комплементарный ему нуклеотид, присоединяя его к свободному З’ОН-концу. Чтобы соединить два сво­бодных конца (З’ОН-конец вставленного нуклеоти­да и 5'-конец, ранее образовавшийся при разрыве нити ДНК АП-эндонуклеазой), вступает в действие еще один фермент — полинуклеотидлигаза. Теперь вся структура ДНК полностью восстановлена: не­правильное основание удалено, сахарофосфат, к ко­торому это основание было прикреплено, вырезан из нити ДНК, брешь заполнена правильным нуклео­тидом, и все однонитевые разрывы залечены. По­скольку последовательность реакций запущена в действие путем расщепления гликозидной связи, этот вид репарации получил название “вырезание оснований с помощью гликозилаз”.

Б. Вырезание нуклеотидов.

Другим типом эксцизионной репарации является более сложная и энергетически более дорогая реакция вырезания не просто поврежденного основания, а значительного участка цепи ДНК перед и позади повреждения (рис. 1). Эту реакцию в клетках Е. coli выполняет мультиферментный комплекс, содержащий эндо­нуклеазы, кодируемые тремя генами: uvrA, uvrB и uvrC (названия генов даны по первым буквам слов ultra violet repair). Комплекс получил название “эксинуклеаза”.

Процесс был обнаружен в клетках человека в лаборатории Р. Сетлоу в США и в моей группе (В. Сойфер, Н. Яковлева-Сойфер и А. Мустафина) в 1970 году. Поиск эксцизионной репарации у расте­ний оказался более трудным. Сначала американцы Дж. Троско и Э. Мансур не смогли ее обнаружить и в 1969—1973 годах заявили, что высшие растения либо не получили в ходе эволюции этот важный меха­низм, либо в ходе той же эволюции утеряли его. Од­нако в 1973—1978 годах в моей лаборатории, когда я еще работал в Москве, эксцизионная репарация у растений была найдена, а затем изучены процессы повреждения ДНК растений облучением и алкилированием. Было показано, что подавление репара­ции ведет к резкому увеличению числа мутаций хро­мосом, замедлению роста и развития растений и к другим нежелательным последствиям. В последние годы эксцизионную репарацию интенсивно иссле­довали ученые многих стран мира. В частности, бы­ло показано, что человеку требуется в среднем в че­тыре раза больше ферментов репарации, чем бактериям (эксинуклеаза состоит по крайней мере из 17 белков, застройка бреши идет с участием ДНК полимераз а или £ ), а вырезаемый из поврежденной ДНК кусок имеет длину не 12, а 29 нуклеотидов и т.д.

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться: