Репарация двухцепочечных разрывов (ДЦР) в молекуле ДНК — это критически важный процесс, осуществляемый клетками для поддержания геномной стабильности. ДЦР могут возникать в результате различных факторов, включая ионизирующее излучение, некоторые химические вещества, а также во время нормальной репликации ДНК.

Существует несколько ключевых молекулярных механизмов, которые используются для репарации ДЦР:

Гомологичная рекомбинация (ГР): Этот путь репарации использует одну из несокращенных цепей ДНК в качестве шаблона для восстановления поврежденной цепи. Процесс начинается с обнажения двух концев разрыва и формирования одноцепочечного ДНК, который затем инвагирует гомологичную последовательность в неизмененной хромосоме. ГР высокоэффективна и обычно используется в фазе S и G2 клеточного цикла, когда имеется дублированная хромосома.

Неконсервативная (или альтернативная) репарация: Этот путь также активируется при повреждении, но не требует гомологичного шаблона. Вместо этого концы разрыва просто сшиваются друг с другом, что может привести к потере нескольких оснований в месте разрыва. Этот путь менее точен, чем ГР.

Американская пуриновая нуклеаза (ATM) и активированные другие мутационные механизмы: Эти белки отвечают за восприятие двойных разрывов и активацию путей репарации. ATM, например, активируется при обнаружении повреждений и инициирует ответ на стресс, включая активацию других генов, отвечающих за репарацию.

Последствия ошибок в репарации ДЦР: Ошибки в процессах репарации ДЦР могут вести к серьезным последствиям:

Геномная нестабильность: Неправильная репарация может привести к мутациям, делециям или инсерциям, которые нарушают нормальную функцию генов и могут способствовать развитию рака.

Развитие опухолей: Накопление мутаций из-за неспособности клеток корректно фиксировать разрывы может активировать онкогены или инхибировать опухолевые супрессоры.

Наследственные заболевания: Некоторые наследственные синдромы, такие как синдром Бракит, связаны с мутациями в генах, отвечающих за репарацию ДЦР (например, BRCA1 и BRCA2), что увеличивает риск развития рака.

Таким образом, на молекулярном уровне репарация ДЦР играет решающую роль в поддержании целостности генома и предотвращении различных заболеваний, включая рак. Дефекты в этом процессе могут иметь серьезные биологические и медицинские последствия.