x
هدف البحث
بحث في العناوين
بحث في المحتوى
بحث في اسماء الكتب
بحث في اسماء المؤلفين
اختر القسم
موافق
النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
Recombination-Repair Systems in E. coli
المؤلف: JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK
المصدر: LEWIN’S GENES XII
الجزء والصفحة:
20-4-2021
1388
Recombination-Repair Systems in E. coli
KEY CONCEPTS
- The rec genes of E. coli encode the principal recombination-repair system.
- The recombination-repair system functions when replication leaves a gap in a newly synthesized strand that is opposite a damaged sequence.
- The single strand of another duplex is used to replace the gap.
- The damaged sequence is then removed and resynthesized.
Recombination-repair systems use activities that overlap with those involved in genetic recombination. They are also sometimes called postreplication repair because they function after replication. Such systems are effective in dealing with the defects produced in daughter duplexes by replication of a template that contains damaged bases. An example is illustrated in FIGURE 1.
FIGURE 1. An E. coli retrieval system uses a normal strand of DNA to replace the gap left in a newly synthesized strand opposite a site of unrepaired damage.
Consider a structural distortion, such as a pyrimidine dimer, on one strand of a double helix. When the DNA is replicated, the dimer prevents the damaged site from acting as a template. Replication is forced to skip past it.
DNA polymerase probably proceeds up to or close to the pyrimidine dimer. The polymerase then ceases synthesis of the corresponding daughter strand. Replication restarts some distance farther along. This replication may be performed by translesion polymerases, which can replace the main DNA polymerase at such sites of unrepaired damage . A substantial gap is left in the newly synthesized strand.
The resulting daughter duplexes are different in nature. One has the parental strand containing the damaged adduct, which faces a newly synthesized strand with a lengthy gap. The other duplicate has the undamaged parental strand, which has been copied into a normal complementary strand. The retrieval system takes advantage of the normal daughter.
The gap opposite the damaged site in the first duplex is filled by utilizing the homologous single strand of DNA from the normal duplex. Following this single-strand exchange, the recipient duplex has a parental (damaged) strand facing a wild-type strand.
The donor duplex has a normal parental strand facing a gap; the gap can be filled by repair synthesis in the usual way, generating a normal duplex. Thus, the damage is confined to the original distortion (although the same recombination-repair events must be repeated after every replication cycle unless and until the damage is removed by an excision repair system).
The principal recombination-repair pathway in E. coli is identified by the rec genes (see the chapter titled Homologous and Site-Specific Recombination). In E. coli deficient in excision repair, mutation of the recA− gene essentially abolishes all the remaining repair and recovery facilities. Attempts to replicate DNA in uvr recA cells produce fragments of DNA whose size corresponds with the expected distance between thymine dimers. This result implies that the dimers provide a lethal obstacle to replication in the absence of RecA function. It explains why the double mutant cannot tolerate greater than 1 to 2 dimers in its genome (compared with the ability of a wild-type bacterium to handle as many as 50).
One rec pathway involves the recBC genes and is well characterized; the other involves recF and is not so well defined. They fulfill different functions in vivo. The RecBC pathway is involved in restarting stalled replication forks . The RecF pathway is involved in repairing the gaps in a daughter strand that are left after replicating past a pyrimidine dimer.
The RecBC and RecF pathways both function prior to the action of RecA (although in different ways). They lead to the association of RecA with a single-stranded DNA. The ability of RecA to exchange single strands allows it to perform the retrieval step shown in Figure 1. Nuclease and polymerase activities then complete the repair action.
The RecF pathway contains a group of three genes: recF, recO, and recR. The proteins form two types of complexes: RecOR and RecOF. They promote the formation of RecA filaments on singlestranded DNA. One of their functions is to make it possible for the filaments to assemble in spite of the presence of single-strand binding (SSB) protein, which is inhibitory to RecA assembly.
The designations of repair and recombination genes are based on the phenotypes of the mutants, but sometimes a mutation isolated in one set of conditions and named as a uvr gene turns out to have been isolated in another set of conditions as a rec gene. This illustrates the point that the uvr and rec pathways are not independent, because uvr mutants show reduced efficiency in recombination-repair. We must expect to find a network of nuclease, polymerase, and other activities, which constitute repair systems that are partially overlapping (or in which an enzyme usually used to provide some function can be substituted by another from a different pathway).