Войти
E. coli SOS-система: ДНК может быть повреждена сшивающими агентами, УФ-облучением, алкилирующими агентами и т. д. При повреждении RecA, протеаза LexA, воспринимает этот поврежденный белок и активируется, удаляя его репрессор. После удаления репрессора димера LexA экспрессия оперона LexA становится ауторегуляторной. Помимо того, что белок RecA является протеазой LexA, он также катализирует несколько новых реакций ДНК, таких как отжиг одноцепочечной ДНК и перенос цепей. Система SOS обладает повышенной способностью к репарации ДНК, включая эксцизию и пострепликационную репарацию, усиленный мутагенез, индукцию профага. Система также может подавлять деление клеток и клеточное дыхание. 
Ответ SOS был предложен в качестве модели для бактериальной эволюции определенных типов устойчивости к антибиотикам.Ответ SOS представляет собой глобальный ответ на повреждение ДНК, при котором останавливается клеточный цикл и индуцируется репарация ДНК и мутагенез. В систему входит белок RecA (Rad51 у эукариот). Белок RecA, стимулированный одноцепочечной ДНК, участвует в инактивации репрессора (LexA ) генов SOS-ответа, тем самым вызывая ответ. Это склонная к ошибкам система репарации, которая вносит значительный вклад в изменения ДНК, наблюдаемые у широкого круга видов.
Ответ SOS был открыт и назван Мирославом Радманом в 1975 году.
Во время нормального роста гены SOS негативно регулируются LexA димеры репрессорного белка. В нормальных условиях LexA связывается с консенсусной последовательностью из 20 пар оснований (SOS-блок ) в операторной области для этих генов. Некоторые из этих SOS-генов экспрессируются на определенных уровнях даже в подавленном состоянии, в зависимости от сродства LexA к их SOS-боксу. Активация генов SOS происходит после повреждения ДНК за счет накопления одноцепочечных (оцДНК) областей, генерируемых в ответвлениях репликации, где ДНК-полимераза блокируется. RecA формирует филамент вокруг этих областей оцДНК АТФ-зависимым образом и активируется. Активированная форма RecA взаимодействует с репрессором LexA, чтобы облегчить самоотщепление репрессора LexA от оператора.
Когда пул LexA уменьшается, репрессия генов SOS снижается в соответствии с уровнем сродства LexA к ящики SOS. Операторы, слабо связывающие LexA, выражаются первыми полностью. Таким образом, LexA может последовательно активировать различные механизмы восстановления. Гены со слабым SOS-боксом (такие как lexA, recA, uvrA, uvrB и uvrD) полностью индуцируются в ответ даже на слабое лечение, индуцирующее SOS. Таким образом, первым вызываемым механизмом SOS-репарации является эксцизионная репарация нуклеотидов (NER), цель которой - исправить повреждение ДНК без участия в полноценном SOS-ответе. Если, однако, NER недостаточно для устранения повреждения, концентрация LexA еще больше снижается, поэтому индуцируется экспрессия генов с более сильными блоками LexA (таких как sulA, umuD, umuC - они экспрессируются поздно). SulA останавливает деление клеток, связываясь с FtsZ, белком, инициирующим этот процесс. Это вызывает филаментацию и индукцию UmuDC-зависимой мутагенной репарации. В результате этих свойств некоторые гены могут частично индуцироваться в ответ даже на эндогенные уровни повреждения ДНК, тогда как другие гены, по-видимому, индуцируются только тогда, когда в клетке присутствует сильное или стойкое повреждение ДНК.
Недавние исследования показали, что путь SOS может иметь важное значение для приобретения бактериальных мутаций, которые приводят к устойчивости к некоторым антибиотическим препаратам. Повышенная частота мутаций во время SOS-ответа вызвана тремя низкокачественными ДНК-полимеразами : Pol II, Pol IV и Pol V <37.>. В настоящее время исследователи нацелены на эти белки с целью создания лекарств, предотвращающих восстановление SOS. Таким образом можно увеличить время, необходимое патогенным бактериям для развития устойчивости к антибиотикам, тем самым улучшив долгосрочную жизнеспособность некоторых антибиотиков.
Обзор использования SOS-ответа для определения генотоксичности В Escherichia coli различные классы ДНК-повреждающих агентов могут инициировать SOS-ответ, как описано выше. Воспользовавшись преимуществом слияния оперонов, поместив lac-оперон (ответственный за продуцирование бета-галактозидазы, белка, разлагающего лактозу) под контроль связанного с SOS белка, простой колориметрический анализ генотоксичности возможно. К бактериям добавляется аналог лактозы, который затем разлагается бета-галактозидазой, образуя окрашенное соединение, которое можно количественно измерить с помощью спектрофотометрии. Степень развития окраски является косвенным показателем продуцируемой бета-галактозидазы, которая сама напрямую связана с количеством повреждений ДНК.
E. coli дополнительно модифицируется для того, чтобы иметь ряд мутаций, включая мутацию uvrA, которая делает штамм дефицитным в эксцизионной репарации, увеличивая ответ на определенные повреждающие ДНК агенты, а также мутацию rfa, что делает бактерии дефицитными по липополисахаридам, что способствует лучшей диффузии определенных химических веществ в клетку, чтобы вызвать SOS-ответ. Доступны коммерческие наборы, которые измеряют первичную реакцию клетки E. coli на генетическое повреждение, и они могут сильно коррелировать с тестом Эймса для определенных материалов.
SOS Реакция подавляет образование перегородки до тех пор, пока бактериальная ДНК не может быть восстановлена, и наблюдается как филаментация при исследовании клеток под микроскопом (верхний правый угол изображения).
