Molecular Biology of the cell клетканың молекулалық биологиясы Алтыншы басылым, І том

326 5-тарау. ДНҚ репликациясы, репарациясы және рекомбинациясы
Адамның бөлініп жатқан соматикалық клеткаларының көпшілігінде теломералар 
қысқарып отырады. Осы жағдай олардың реттелмейтін пролиферациясын болдырт-
пауға бағытталған деп болжалуда. Қарапайым тілмен айтқанда, біздің клеткаларымыз 
эмбриондық деңгейде теломералардың толық жиынтығымен жабдықталады. Кейін 
олар әртүрлі клеткалар мен ұлпаларда әртүрлі деңгейде қысқартады. Кейбір бағаналық
клеткалар, соның ішінде өмір бойы тез арада қалпына келетін ұлпалардағы – сүйек 
кемігі мен ішек беті – клеткалар толық теломеразалық белсенділікті сақтайды. Деген-
мен, клеткалардың басқа түрлерінде теломераза белсенділігі төмен болады және ол 
хромосома дупликацияларына жете алмайды. Осындай клеткалар, әр бөліну нәтиже-
сінде, 100-200 нуклеотидтік теломераларын жоғалтады. Көптеген клетка бөлінулерінен 
кейін еншілес клеткалар теломералық белсенділігі жоқ хромосомаларды қабылдайды. 
Осы дефекттің нәтижесінде ДНҚ зақымының жауабының активациялануы дефектті 
хромосомалардың клетка циклынан тыс қалуын қоздырады. Осы процесс клетканың 
репликативтік қартаюы деп аталады.
Теломераның клетка бөліну санының «өлшегіші» болатыны және клетка тіршілігінің 
уақытын анықтайтыны туралы ойлар бірнеше жолмен тексерілді. Клеткалық культура-
да өсірілген адам клеткаларының кейбір түрлері үшін осы ой шындық болып келеді. 
Адамның фибробласттары, клетканың репликативтік қартаюына шалдығу алдында, 
шамамен, 60 рет бөлінеді. Адамдағы басқа соматикалық клеткалардың басым бөлігі 
сияқты фибробласттарда теломераза белсенділігі өте төмен болады және олар әр бөліну 
сайын теломераларын жоғалтады. Егер теломеразаның белсенді генін фибробласттарға 
енгізсе, онда теломералардың ұзындығы қалпында қалады және клеткалар ұзақ уақыт 
бойы бөліне береді.
Клетка пролиферациясының осындай түрі жануарлардың қартаюына үлесін қосады 
деп болжалуда. Осы болжау теломеразасы жоқ трансгендік тышқан арқылы тексерілді. 
Тышқандардың теломералары, адамдардағымен салыстырғанда, бес еседей ұзынырақ 
келеді. Тышқанның бірінші ұрпағы қалыпты болып дамиды. Дегенмен, келесі ұрпақтар-
дағы тышқандардың қарқынды түрде пролиферацияланатын ұлпаларында ауытқулар 
орын алады. Нәтижесінде мұндай тышқандарда ересек күйге жетпей қартаю белгілері 
орын алады және олар ісіктердің пайда болуына шалдыққыш келеді. Осындай тышқан-
дар, адамдар сияқты, туа біткен дискератоз атты ауруға шалдығады. Мұндай ауруға 
шалдыққан организмде қалыпты бір және ауытқыған бір теломераза гені болады; 
олардың теломералары ерте қысқарады және өткір сүйек кемігінің бұзылуынан орга-
низм өледі. Сонымен қатар, оларда өкпе тыртықтары мен бауыр циррозы дамиды да, 
тері, шаш фоликулалары мен тырнақтар сияқты әртүрлі эпидермиялық құрылымдарда 
ауытқулар болады.
Клеткалар пролиферациясын теломералар көмегімен реттеуге арналған зерттеулер 
олардың организмге қауіпті екенін көрсетеді, себебі хромосомаларының ұштарын 
жоғалтатын барлық клеткалар өзінің бөлінулерін тоқтатпайды. Кейбір клеткалар гене-
тикалық тұрғыдан тұрақсыз күйге ауысады және ісік тудыра алатын варианттық клет-
каларға бастама береді. 
Қорытынды
ДНҚ-ның репликациясын инициациялайтын белоктар, репликациялық көпіршіктің 
қалыптасуын катализдеу мақсатында, репликацияның басталу нүктесіндегі ДНҚ 
тізбектерімен байланысады. Инициаторлық белок-ДНҚ кешені қалыптасқан кезде 
процесс басталады. Осы мезетте ДНҚ-хеликаза ферменті ДНҚ матрицасына тие-

ДНҚ РЕПАРАЦИЯСЫ
327
леді. Басқа белоктар қосылғаннан кейін ДНҚ синтезін катализдейтін «репликативтік 
машина» қалыптасады.
Бактериялар мен қарапайым эукариоттарда репликацияның басталу нүктесі спец-
ификалық ДНҚ тізбегімен анықталады. Олардың ұзындығы бірнеше жүз нуклеотид-
тер жұбы маңайында болады. Адамдар сияқты басқа эукариоттарда репликацияның 
басталу нүктесін сипаттайтын тізбектер ұзындығы бірнеше мың нуклеотидтер 
жұбын құрай алады. 
Бактерияларда, әдетте, репликацияның бір басталу нүктесі болады. Сақиналы 
ДНҚ-ның репликациясы секундына, шамамен, 1000 нуклеотидтер жылдамдығымен 
іске асады. Эукариоттық ДНҚ-ның репликациясы клетканың s фазасында ғана 
жүреді. Эукариоттардағы репликативтік айыр, шамамен, 10 есе баяу жүреде. Осы 
эуариоттардағы әртүрлі репликациялық басталу нүктелерінде бірнеше синтез про-
цесі басталады. Әртүрлі репликациялық аудандар хромосомалардағы репликацияның 
басталу нүктелері тізбекті түрде активацияланады. 
Эукариоттар хромосома ұштарын репликациялаудың мәселесін теломера атты 
арнайы маманданған құрылым көмегімен шешеді. Бұл құрылым теломераза атты 
ферменттің көмегімен ұзартылады. Әр хромосоманың ұшындағы теломера мыңдаған 
нуклеотидтерден тұрады. Теломераза хромосома ұштарын, оның құрамына кіретін, 
РНҚ матрицасының көмегімен ұзартады. Теломераның құрамында, оларды ДНҚ 
зақымдарынан ажырататын, арнайы құрылымдар болады. 
ДНҚ РЕПАРАЦИЯСЫ
Организмнің тірі қалуына қажетті генетикалық тұрақтылықты қалпында сақтау үшін ол 
ДНҚ-ны өте нақты түрде репликациялаудан басқа ДНҚ-дағы кездейсоқ түрде орын ала-
тын көптеген ауытқуларды репарациялайтын механизмдерді меңгеруі қажет. Осындай 
өзгерістердің көпшілігі уақытша болады, себебі олар тез арада ДНҚ репарациясы атты 
процестер жиынтығымен түзетіледі. Адам клеткасында күнделікті жылу, метаболитит-
тік жағдайлар, әртүрлі радиация және қоршаған ортадағы заттардың әсерінен орын 
алатын миллиондаған өзгерістердің тек өте аз бөлігі (шамамен 0,02%) ғана тұрақты 
мутация түрінде жиналады. Өзгерістердің қалған бөлігі ДНҚ репарация жүйесімен 
жойылады. 
ДНҚ репарациясының маңызы клеткада осы процесті іске асыратын ферменттердің 
көптігімен көрсетіледі: геномның кодтайтын бөлігінің бірнеше пайызы тек ДНҚ репа-
рациялаушы жүйенің элементтеріне арналады. Сонымен қатар, ДНҚ репарациясының 
маңызы репарацияға жауапты гені тежелген организмде мутациялар жиналу деңгейінің 
артуымен де дәлелденеді. ДНҚ-ны репарациялаудың белоктары мен гендері тұңғыш рет 
бактерияларда мутанттарды бөліп алу және оларды сипаттау арқылы анықталды. 
Жақында адамның ДНҚ репарациялаушы жүйесі белсенділігіне жасалған зерттеулер 
осы белсенділікті адамның көптеген ауруларымен байланыстырды (

жүктеу/скачать 52,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: