적응형 응답

Adaptive response

적응반응은 대장균에서 직접 DNA 수리의 한 형태로 외부 작용제에 의한 손상이나 복제 중의 오류로부터 DNA를 보호한다.[1]그것은 구아닌이나 티민 뉴클레오티드 또는 인산염 그룹의 알킬화, 특히 메틸화에 대해 DNA의 당인산 중추에 작용한다.알킬링 돌연변이겐을 사용한 저수준 치료에 지속적으로 노출되면 대장균은 돌연변이 물질의 존재에 적응할 수 있어 동일한 물질의 높은 용량으로 후속 치료의 효과를 떨어뜨린다.[2]

이 메커니즘은 "SOS 유전자"라고도 알려진 4개의 관련 유전자를 가지고 있는데, 각각은 특정한 잔류물에서 작용하며, 모두 아다 단백질에 의해 조절된다.

적응 반응은 에이다 단백질(에이다레곤의 일부)에 의해 매개되며, 에이다레곤은 손상된 DNA로부터 알킬 그룹을 Cys69와 Cys321의 두 활성 메틸 수용체 시스테인 잔류물 중 하나로 공동 전달한다.[2]아다 단백질은 O6-메틸구아닌이나 O4-메틸시민에서 Cys321로 메틸그룹을 전달하고, 또한 메틸인스포트리스터로부터 Cys69 잔여물로 되돌릴 수 있는 과정을 통해 손상을 복구할 수 있다.[2]또한 단백질을 약한 것에서 강한 전사의 활성제로 전환시켜 알킬화 보수 활동을 증가시킬 수 있다.[3][2]

함수

환경적 영향은 DNA 손상 물질의 도입으로 유전자형의 발달 가소성에 결정적인 역할을 한다.이러한 현상과 유기체의 유전자형을 손상으로부터 보호하고 복수의 표현형을 예방하기 위해 진화한 방어 메커니즘을 적응반응이라고 한다.[4]적응적 대응은 다른 표현형식의 가능성을 막을 수 있기 때문에 유기체가 다른 스트레스 요인으로부터 경험하는 스트레스 영향을 최소화하고 결국 스트레스 요인에 대한 저항력을 발달시킬 수 있다.[4]다양한 화학적, 생물학적, 물리적 유전독성 손상 물질의 영향은 모든 유기체의 유전자형 무결성을 위태롭게 하지만, 많은 진화적 방어 메커니즘이 발달하여 스트레스 요인이 적응적 반응을 자극하여 스트레스를 더 합리적이고 관리하기 쉬운 수준으로 줄이고 유전적 손상을 줄였다.[5]

이러한 방어 메커니즘의 대부분은 세포 순응 변화를 자극하고 특정 스트레스 요인의 높은 농도에 노출되었을 때 저항력을 증가시키기 위해 소량의 특정 스트레스 요인과 작용한 유기체를 "조화"함으로써 비특정 적응 반응에 기여했다.예를 들어, 물의 분해는 DNA를 손상시킬 수 있는 고반응성 히드록실 활성산소를 생성하여 DNA 수리 메커니즘을 자극한다.[4]이 DNA 상향 조정은 적응 반응에 관여한다. 왜냐하면 유기체는 이러한 스트레스 요인으로부터 스스로를 보호하도록 조건화 되어 있기 때문이다.반응성 산소종(ROS)은 DNA에 매우 손상되며 적응성 반응과 높은 연관성을 가진다.활성산소가 유기체를 구성하는 중요한 생체 분자를 공격할 때, 유해한 분자 매개체는 DNA와 반응하여 손상시켜 dsDNA 가닥의 기저 손상이나 파손으로 이어진다.적응적 대응은 게놈의 손상을 방지하고 무결성을 유지하는 데 도움이 된다.[citation needed]

SOS유전자

메틸화 물질에 대한 적응 반응에 기여하는 4개의 SOS 유전자가 확인되었는데, 아다, 알카, 알크B, 에이드B이다.ada와 alkB는 하나의 촉진자로부터 격리된다.즉, 그들은 공작원을 구성한다.[2]SOS 유전자는 공통된 규제 메커니즘을 공유하며 DNA 손상에 대한 일반적인 방어를 구성한다.하나 이상의 SOS 유전자에 결핍이 있는 세포는 반응이 더딘 경향이 있어 자외선과 다른 작용제를 통해 DNA 손상이 더 높아진다.[2]

에이다

아다 유전자는 규제와 수리 활동을 하는데, 둘 다 정말 가까이 있다.규제가 일어나려면 DNA 수리 활동의 결과인 아다 단백질이 활성화되어야 한다.[1]

알카

알카유전자제품은 다양한 병변을 치료할 수 있는 글리코실라아제로서 당인산 등뼈에서 염기를 제거하여 아바시지를 생성한다.[1]

에이드비

aidB 제품은 플라빈 함유 단백질이다.[6]

알크비

알크B는 철에 의존하는 산화효소로,[7] 이 유전자가 감염 전 페이징 DNA의 병변을 치료할 수 있기 때문에 DNA 수리와 관련이 있다.또한 MMS 처리(메틸화제 메틸메탄설폰산 메틸) 단일 변형인장의 재활성화를 위해 알크B가 필요하며 제거할 병변이 없으므로 손상된 템플릿 DNA의 복제에 알크BB가 관여하는 것으로 제안되었다.또한 알크B가 메틸화제에 내성을 부여할 수 있다는 사실은 그 자체로 기능을 발휘한다는 것을 시사한다.[1]

메커니즘

적응반응의 메커니즘에 대해서는 거의 알려져 있지 않지만, 유전자 전사의 변화와 세포방어의 활성화가 관련되어 있다고 생각된다.적응 반응의 특정한 기계론적 경로가 중요한 종양 억제기 단백질 p53을 활성화할 수 있다는 것이 최근에 제안되었다.근본적인 메커니즘을 밝혀내는 핵심 실험은 오이도고늄 클라미도모나스와 클로스테륨 세포에 대한 단백질 합성 억제제를 사용한 치료를 수반하는 것이다.[4]이 실험은 스트레스 요인과 조건화된 세포에서 DNA 결합 단백질이 합성되는 결과를 낳았다.또한 역방향 적응형 응답은 두 번째 저선량이 뒤따르는 높은 조건화 선량은 거의 동일한 크기의 반응을 발생시킨다는 것을 시사한다.이는 메커니즘이 임박한 손상에 대한 예방이 아닌 세포 반응 변조에 의해 작동한다는 것을 암시할 수 있다.적응 반응은 즉각적이지 않고 발달하는 데 몇 시간이 걸리지만, 스트레스 요인 노출이 제한적이고 세포에 무리를 주지 않는다는 점을 고려할 때 발달 후 수개월 동안 지속될 수 있다.이것은 100 cGy(중심선) 방사선 응력기의 초기 조건화 선량 후 4시간 후에 최대 반응이 발생하는 선량과 시간에 의존하는 것으로 알려져 있다.[4]

참조

  1. ^ a b c d Landini, P, Volkert MR(2000) Alkylation 손상에 대한 적응형 응답의 규제 반응: 복잡한 규제 특징이 있는 Simple Regulon. 182(23): 6543–6549.
  2. ^ a b c d e f 볼커트 MR(1988)알킬화 손상에 대한 대장균의 적응적 반응.환경 몰 돌연변이 물질 11(2):241-55.
  3. ^ Sedgwick, B, Robins, P, Totty, Nick, Lindahl, Tomas.대장균 아다 단백질*. v. 263. n 9. p 4430-4433, 1998.
  4. ^ a b c d e Dimova EG, Bryant PE, Chankova SG (2008). "Adaptive response: some underlying mechanisms and open questions". Genetics and Molecular Biology. 31 (2): 396–408. doi:10.1590/S1415-47572008000300002.
  5. ^ Calabrese EJ, Bachmann KA, Bailer AJ, Bolger PM, Borak J, Cai L, et al. (July 2007). "Biological stress response terminology: Integrating the concepts of adaptive response and preconditioning stress within a hormetic dose-response framework". Toxicology and Applied Pharmacology. 222 (1): 122–8. doi:10.1016/j.taap.2007.02.015. PMID 17459441.
  6. ^ Rohankheedkar MS, Mulrooney SB, Wedemeyer WJ, Hausinger RP. (2006)알킬링제에 대한 대장균 적응반응의 AidB 성분은 플라빈 함유 DNA 결합 단백질이다.J 박테리아올 188(1):223-30.
  7. ^ Yu B, Edstrom WC, Benach J, Hamuro Y, Weber PC, Gibney BR, Hunt JF. (2006)산화 DNA/RNA 복구 효소 알크B의 촉매 복합체의 결정 구조.네이처 439(7078):879-84.