РЕПАРАЦИЯ

РЕПАРАЦИЯ в генетике, особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химич. повреждения и разрывы в молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), возникающие вследствие воздействия различных фи-зич. и химич. агентов, а также при нормальном биосинтезе ДНК в процессе жизнедеятельности клеток. Начало изучению Р. было положено работами А. Келнера (США), к-рый в 1948 обнаружил явление фотореактивации (ФР) - уменьшение повреждения биологи ч. объектов, вызываемого ультрафиолетовыми (УФ) лучами, при последующем воздействии ярким видимым светом (с в е т о в а я Р.), Р. Сетлоу, К. Руперт (США) и др. вскоре установили, что ФР - фото-химич. процесс, протекающий с участием спец. фермента и приводящий к расщеплению димеров тимина, образовавшихся в ДНК при поглощении УФ-кванта. Позднее при изучении генетич. контроля чувствительности бактерий к УФ-свету и ионизирующим излучениям была обнаружена темновая Р.- свойство клеток ликвидировать повреждения в ДНК без участия видимого света. Механизм темновой Р. облучённых УФ-светом бактериальных клеток был предсказан А. П. Говард-Фландерсом и экспериментально подтверждён в 1964 Ф. Ханавальтом и Д. Петиджоном (США). Было показано, что у бактерий после облучения происходит вырезание повреждённых участков ДНК с изменёнными нуклеогидами и ресинтез ДНК в образовавшихся пробелах. Различают предрепликативную Р., к-рая завершается до начала репликации хромосомы в повреждённой клетке, и пострепликативную Р., протекающую после завершения удвоения хромосомы и направленную на ликвидацию повреждений как в старых, так и в новых, дочерних молекулах ДНК. Считается, что у бактерий в пострепликативной Р. важная роль принадлежит процессу генетич. рекомбинации.

Системы Р. существуют не только у микроорганизмов, но также в клетках животных и человека, у к-рых они изучаются на культурах тканей. Известен наследственный недуг человека - пигментная ксеродерма, при к-ром нарушена Р. Каждая из систем Р. включает след, компоненты: фермент, "узнающий" химически изменённые участки в цепи ДНК и осуществляющий разрыв цепи вблизи от повреждения; фермент, удаляющий повреждённый участок; фермент (ДНК-полимераза), синтезирующий соответствующий участок цепи ДНК взамен удалённого; фермент (лигаза), замыкающий последнюю связь в полимерной цепи и тем самым восстанавливающий её непрерывность.

У бактерий имеются по крайней мере 2 ферментные системы, ведущие Р. Первая осуществляет вырезание и ресинтез на небольшом участке в 5-7 нуклеотидов, вторая - на участке в тысячу нуклеотидов и более. Ферменты второй системы Р. участвуют также в процессах генетич. рекомбинации. В случае повреждений, вызванных, напр., УФ-светом, нормальная клетка кишечной палочки способна репарировать до 2000 повреждений; клетка с выведенной из строя первой системой Р.- ок. 100 повреждений; клетка с выведенными из строя обеими системами Р. погибает от одного повреждения. Существуют бактерии с исключительно активными ферментами Р. (напр., Micro-coccus radiodurans), к-рые благодаря этому способны выживать в воде, охлаждающей ядерные реакторы.

Ферментные системы Р., как полагают, принимают участие и в нормальной репликации ДНК, т. е. её удвоении. При репликации материнская ДНК деспирализуется (раскручивается), что может сопровождаться разрывами её нитей. Кроме того, дочерние цепи ДНК синтезируются в виде небольших фрагментов. Поэтому заключит, фаза репликации - Р. всех дефектов, возникших при синтезе ДНК. Важная функция второй системы Р.- её участие в образовании мутаций. Под действием различных мутагенов в ДНК образуются производные нуклеотидов, чуждые клетке. Они устраняются системой Р., к-рая заменяет их на нуклеотиды, естественные для ДНК, но иногда изменённые по сравнению с первоначальными. Открытие Р. ДНК привело к коренным изменениям представлений о молекулярных механизмах, обеспечивающих стабильность генетич. аппарата клеток и контролирующих темп мутационного процесса. С. Е. Бреслер-

Репарация в радиобиологии, восстановление биологич. объектов от повреждений, вызываемых ионизирующими излучениями. Р. осуществляется спец. ферментами и зависит от генетич. особенностей и физиологич. состояния облучённых клеток и организмов. Изучение генетического контроля и молекулярных механизмов Р. клеток, повреждённых ультрафиолетовыми лучами и ионизирующими излучениями, привело к открытию Р. генетической (см. выше).

У одноклеточных организмов и клеток растений и животных Р. приводит к повышению выживаемости, уменьшению количества хромосомных перестроек (аберраций) и генных мутаций. Р. способствуют: временная задержка первого после облучения деления клеток, нек-рые условия их культивирования и фракционирование облучения. Так, при выдерживании дрожжевых клеток, облучённых у-лучами, а-частицами или нейтронами в лишённой питат. веществ среде, их жизнеспособность благодаря Р. возрастает в десятки и сотни раз, что соответствует уменьшению относительной биологической эффективности (ОБЭ) дозы в 4-5 раз (рис. 1). Количество повреждённых хромосом у клеток облучённых растений благодаря Р. может уменьшаться в 5-10 раз (рис. 2).

Рис. 1. Восстановление дрожжевых клеток от летальных повреждений, наблюдающееся при их выдерживании в среде, лишённой питательных веществ: 1 - зависимость выживаемости от дозы при высеве клеток на питательную среду сразу после облучения; 2 - то же при высеве через 48 ч, в течение которых клетки находились в среде, лишённой питательных веществ; 3 - зависимость выживаемости клеток, облучённых в дозе 70 крад, от продолжительности выдерживания в среде, лишённой питательных веществ. Стрелками показан способ расчёта эффективной дозы. Ось абсцисс: вверху - доза Y-лучей (крад), внизу - время восстановления (сутки); ось ординат - выживаемость (%).

У многоклеточных организмов Р. проявляется в форме регенерации повреждённых облучением органов и тканей за счет размножения клеток, сохранивших способность к делению. У млекопитающих и человека ведущая роль в Р. принадлежит стволовым клеткам костного

Рис. 2. Восстановление клеток растений от лучевых повреждений, вызывающих хромосомные перестройки. Кривые описывают зависимость количества повреждённых хромосом (ось ординат - %) в клетках облучённых проростков бобов (1), гороха (2) и микроспорах традесканции (3) от времени (ось абсцисс - часы) между облучением и делением.

Лит.: Восстановление клеток от повреждений, пер. с англ., М., 1963; К о р о г о д и н В. И., Проблемы пострадиационного восстановления, М., 1966; Жестяников В. Д., Восстановление и радиорезистентность клетки, Л., 1968; Л у ч н и к Н. В., Биофизика цитогенетических поражений и генетический код, Л., 1968; А к о е в И. Г. Проблемы постлучевого восстановления, М. 1970; Современные проблемы радиобиологии т. 1 - Пострадиационная репарация, М. 1970; Восстановление и репаративные механизмы в радиобиологии, пер. с англ., М. 1972. В. И. Корогодин.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

РЕПАРТИМЬЕНТО →← РЕПАРАЦИИ

РЕПАРАЦИЯ

Синонимы слова "РЕПАРАЦИЯ":

Смотреть что такое РЕПАРАЦИЯ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: