Oprava SOS

Oprava SOS je bakterie systém přežití v reakci na podstatného poškození jejich DNA .

Některá důležitá data

• 1974  : Miroslav Radman , ředitel výzkumu CNRS, jako první zformuloval existenci SOS opravy bakterií. Navrhuje, aby byly mutace spojeny s celkovou odpovědí bakterie na genotoxické šoky, a tento jev nazývá SOS odpovědí. Předpokládá existenci „SOS polymeráz“ indukovaných buněčným stresem, schopných kopírovat chemicky pozměněné nukleotidy, což umožňuje přežití buněk.
• 1999  : objev „SOS polymeráz“ potvrzuje Radmanovu hypotézu o existenci opravy SOS DNA. Je také prokázáno, že tento systém je někdy doprovázen mutacemi schopnými způsobit adaptivní vývoj druhů.

Mechanismus účinku u Escherichia coli

Počet mechanismů působení SOS opravy se liší v závislosti na druhu bakterií. Ve skutečnosti existují v Bacillus subtilis čtyři různé systémy ve srovnání s jediným v Escherichia coli . Rozdíl mezi těmito mechanismy spočívá v povaze zúčastněných proteinů, které mohou mutovat. Nejčastěji se vyskytující mechanismus je prokázán E. coli .

Různé efektory

• RecA  : je základní protein v opravném mechanismu SOS, protože umožňuje expresi genů kódujících opravné proteiny DNA.
• LexA  : je protein, který působí jako represor genů kódujících proteiny pro opravu DNA.
• SulA  : je protein umožňující inaktivaci replikace DNA a dělení bakterií.
• Uvr A, B, C: jsou endonukleázy excitačního systému. Tyto proteiny se překládají v normálním čase, ale jejich koncentrace se zvyšuje během reakce SOS.
• UmuD 'a UmuC: UmuD' je modifikovaný protein odvozený od štěpení proteinu UmuD, který se komplexuje s proteinem UmuC za vzniku komplexu UmuD'2C.

Mechanismus

• Oprava SOS bude spuštěna, když bakterie podstoupí značný stres, který povede k poškození DNA, což ohrozí její přežití.
• Bakterie nemohou zastavit svoji replikaci (na rozdíl od eukaryot) a budou muset jednat rychleji, aby opravily poškozenou DNA. [Nicméně je možné uměle zastavit jeho replikaci vložením proteinu SulA, což je molekula používaná jako antibakteriální, protože indukuje blokování replikace, protože inhibuje gyrázu, topoizomerázu podílející se na replikaci DNA.]
• Protein RecA se váže na mezery DNA a iniciuje výměnu řetězců. Má také proteolytickou aktivitu, která umožní štěpit protein LexA.
• Protein LexA je represorem systému SOS, po jeho odštěpení budou potom geny pro opravu SOS přeloženy ve velkém množství.
• Na poškozené DNA bude gen umuDC přeložen do proteinů. Ta druhá dává bakteriím mutagenní sílu a umožňuje jim přežít. Jiné geny SOS reakce zvané uvr odstraní poškozené báze. Kódují endonukleázu generalizovaného excizního systému za účelem opravy poškozené DNA. Neosyntetizované proteiny UmuC a UmuD pomáhají polymeráze III překonávat překážky způsobené mutacemi.
• Protein UmuD se automaticky štěpí na modifikovaný protein UmuD ', který bude komplexovat s UmuC. Tím se vytvoří komplex UmuD'2C, který umožní opravit poškozený řetězec DNA tím, že umožní polymeráze III přejít přes překážky způsobené lézemi.

Dopad mechanismu SOS na vývoj bakterií

Bakteriální rezistence na antibiotika

Nejprve je třeba poznamenat, že tento jev funguje pouze u antibiotik napadajících bakterie na úrovni DNA. Francouzští vědci tak dokázali prokázat, že rezistence na antibiotika úzce souvisí s mechanismem opravy SOS DNA (Guérin et al. ). U bakterií je známo, že hlavní hráči při získávání a šíření multirezistence na antibiotika jsou genetické prvky zvané integrony. Integrony jsou platformy, na které jsou vloženy a exprimovány genové kazety, které mohou mimo jiné obsahovat geny pro rezistenci na antibiotika. Integrace těchto kazet je umožněna aktivitou konkrétní integrázy, IntI, kódované intI genem nalezeným ve všech integronech. U některých integráz integráz však byl identifikován motiv homologní k vazebnému místu LexA. Ukázalo se tedy, že SOS odezva reguluje expresi integrázy integronu třídy 1 Escherichia coli a VchIntIA integronu Vibrio cholerae. Když je tedy spuštěna reakce SOS, aktivuje se exprese integrázy, která umožní vložení a přeskupení genových kazet, což představuje adaptivní výhodu, zejména u patogenních gramobakterií.

Oprava SOS, která rozlišuje gramnegativní / grampozitivní bakterie

Je pravděpodobné, že předkem společným pro všechny grampozitivní bakterie byla gramnegativní bakterie stěny, která ztratila svou vnější membránu a jejíž stěna zesílila v reakci na omezení této nové struktury. K tomuto oddělení došlo před 1,4 miliardami let. Tak, studie Má v poslední době Ukázala, že mutace vyvolané opravou SOS jsou příčinou nesouladu mezi kladným Gram a Gram negativní zdi. Tyto různé rozdíly mezi druhy používají vědci k odhadu, kdy žily jiné organismy.

Podívejte se také

• Miroslav Radman

Zdroje

• Lederberg J, Encyclopedia of Microbiology, „SOS Response“, druhé vydání, sv . 4, s.  336-343, 2000
• Taddei F, Matic I, Radman M, Pour la science „SOS genom: Opravy a evoluce“, n o  269,Březen 2000, str. 66-73
• Little JW, Mount DW, SOS regulační systém Escherichia Coli, Cell, 1982
• Prescott, Harley, Klein, Microbiology, 2. vydání, 2003, s.  255-256
• Guérin E, Cambray G, Sanchez-Alberola N, Campoy S, Erill I, Da Re S, Gonzalez-Zorn B, Barbé J, Ploy MC, Mazel D, „The SOS Response Controls Integron Recombination“, Science, květen 2009, vol324 , str. 1034
• http://www.academie-sciences.fr/membres/R/Radman_Miroslav.htm , konzultováno 06.06.10
• http://bacterioblog.over-blog.com/100-index.html
• http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/59743.htm
• Jiné: Kurz podpory Molekulární biologie M me Michaud 2009-2010, IUT Clermont Ferrand, ABB