Otsing sellest blogist

UUS!!!

Laanemetsad

Blogi, mis räägib kõigest, mis on Leonhardile oluline ja/või huvitav. Kommenteerige, tellige, lugege, nautige ja õppige. Laanemetsad Laaneme...

reede, 18. august 2023

Reparatsioon ja rekombinatsioon

386Reparatsioon ja rekombinatsioon
XIII. REPARATSIOON JA REKOMBINATSIOON
1. DNA REPARATSIOON
1.1. DNA-KAHJUSTUSED
DNA-kahjustusi tekib pidevalt ja hulgaliselt nii rakkude sisekeskkonna (rakusiseste 
protsesside) kui ka väliskeskkonna tegurite toimel. Hinnanguliselt arvatakse toimuvat 
inimese igas rakus päevas kuni 1 miljon DNA-kahjustust, mis üldjuhul kõik ära paran-
datakse. Seda parandusprotsessi nimetatakse reparatsiooniks (ingl. reparation). 
Mitteparandatud DNA-kahjustused võivad põhjustada raku hukkumist. Kahjustuse 
ebatäpsel parandamisel kinnistub kahjustus muutusena, veana e. mutatsioonina (ingl. 
mutation). Seega väljendavad mutatsioonid reparatsiooniprotsessi nõrkust.
1.1.1. DNA-d kahjustavad tegurid
Peamised DNA-d kahjustavad tegurid jaotuvad nelja gruppi:
1) oksüdatiivne stress;
2) kiirgused;
3) kemikaalid ja keskkonnategurid;
4) vead DNA replikatsiooniprotsessis.
Raku ainevahetusahelate vaheproduktidena moodustuvad keemiliselt aktiivsed, kuid 
ebastabiilsed tugevalt reaktiivsed vabad hapniku radikaalid, mis põhjustavad oksü-
datiivset stressi (ingl. oxydative stress). Rakkudes on mehhanismid, mis lagundavad 
või neutraliseerivad selliseid vaheühendeid. Kui seda ei suudeta teha, võivad tekkida 
DNA-kahjustused, mis väljenduvad näiteks DNA lämmastikaluste oksüdeerimisena 
(moodustub 8-oksü-7,8-dihüdroguaniin) või DNA üksikahelaliste katketena.
DNA-d kahjustavad nii ioniseeriv kiirgus (nt. gamma- ja röntgenikiirgus) kui ka 
mit eioniseeriv kiirgus. UV-kiirgus (10–400 nm) on lühema lainepikkusega kui nähtav 
valgus ning pikema lainepikkusega kui röntgenikiirgus. Ta on valdavalt mit eioniseeriv 
elektromagnetiline kiirgus, mille väiksematel lainepikkustel (10–120 nm) esinev ioni-
seeriv toime blokeeritakse õhuhapniku poolt. Ioniseeriv kiirgus, mis põhjustab eelkõige 
DNA kaksikahelalisi katkemisi, toimib pidevalt loodusliku radioaktiivse fooni tõttu, 
mis on maakera eri piirkondades väga erinev. Mitteioniseerivast kiirgusest on olulisim Reparatsioon ja rekombinatsioon
387
juba nimetatud UV-kiirgus, mis põhjustab DNA-ahelas kõrvutiasetsevate pürimidii-
nide vahele ristsidemete moodustumist (sagedamini tümiini dimeeride T-T teke) ja nn. 
6-4-fotoproduktide teket. UV lainepikkus ≈260 nm absorbeerub DNA-ga maksimaal-
selt, omades seega ka maksimaalset mõju. Tuntud on UV-lambid, mida kasutatakse õhus 
olevate mikroobide hävitamiseks (nt. haiglaruumides). 
DNA-kahjustuste tekkel on oluline siiski ka atmosfääri osoonikihti läbiv pikema lai-
nepikkusega UV-kiirgus (põhjustab nt. päikese käes naha punetust), kusjuures kõik üle 
280 nm ja enamuse üle 315 nm lainepikkusega kiirgusest blokeerib tegelikult nimetatud 
osoonikiht. Selge, et osoonikihi puudumine oleks elusorganismidele hävitav. Inimese 
silm UV-kiirguse suuremaid lainepikkusi (violetne osa) otseselt ei erista, küll eristavad 
seda putukad ja linnud. Selle spektriosa UV-kiirgus on inimesele nähtav kaudselt, sest 
ta põhjustab paljude f uorestseeruvate materjalide helendumist, mida inimene näeb näh-
tavas valguses (390–750 nm). Pikalainelised f uorestsents-UV-lambid annavad lillakat 
valgust. Nn. optiline aken võimaldab nähtaval valgusel tungida läbi atmosfääri ning et 
sel puhul murdub sinise valguse lainepikkus rohkem, on keskpäevane taevas sinine. 
Mutageense ja kantserogeense toimega on mitmesugused kemikaalid. Tuntuimad 
olmekemikaalid on sigaretisuitsus ja praepanni kõrbenud rasvas olevad süsivesikud, 
näiteks bensopüreenid. DNA-le mõjuvad ka paljud taimede ja mikroobide poolt moo-
dustatud ühendid, näiteks maapähklite seenhallituse korral moodustuvad alfatoksiinid. 
Kemoteraapias kasutatavad keemilised ühendid on samuti kahjulikud, eriti need, mida 
kasutatakse vähkkasvajate ravil. DNA-aluste hüdrolüüs ja kõrgendatud temperatuur 
põhjustavad DNA nukleotiidipaaride lämmastikaluste eemaldumist teineteisest (kaksik-
ahelate lahtikeerdumist) või nende keemiliste omaduste muutumist.
Kõik DNA polümeraasid teevad töötamisel vigu, mille nad tavaliselt küll ise ära 
parandavad. Erisugustel DNA polümeraasidel on vigade parandamise efektiivsus väga 
erinev. Näiteks Y-perekonna prokarüootide DNA polümeraasid Pol IV ja Pol V on 
võimelised toimima kahjustatud DNA matriitsil ning põhjustama vigade teket. Neid 
polümeraase nimetatakse ka vea-aldisteks DNA polümeraasideks (ingl. error-prone 
polymerases).
1.1.2. DNA-kahjustuste tüübid
Peamisi DNA-kahjustuste tüüpe on neli:
1) lämmastikaluste eemaldamine DNA-st;
2) nukleotiidide desamiinimine ja nukleotiidide valesti paardumine;
3) DNA-ahelate katkemine;
4) kovalentsete keemiliste ristsidemete teke (ahelasiseselt või -vaheliselt).
DNA lämmastikaluste hüdrolüüsil ei toimu DNA-ahelate selgroos (ingl. DNA backbone) 
katkemist (DNA-niidid ei katke, -ahelad lähevad vaid teineteisest lahku). See-eest või-
dakse kõrvaldada DNA kaksikahela üksikute nukleotiidide koosseisust kas puriinalus 
(A või G), kui toimub depuriinimine (ingl. depurination), või pürimidiinalus (T või C), 
kui toimub depürimidiinimine (ingl. depyrimidination). 
Kõiki nelja DNA lämmastikalust võidakse erinevates positsioonides ka kovalentselt 
modif tseerida. Üheks sagedamaks juhuks on aminogrupi kaotamine e. desamiinimine
(ingl. deamination). Tsütosiini (C) desamiinimisel muudetakse ta uratsiiliks (U). DNA 388Reparatsioon ja rekombinatsioon
replikatsioonil võib DNA polümeraas läbi viia mit ekorrektse DNA korrektuuri e. redi-
geerimise (ingl. proof eading), põhjustades sellega DNA-ahelas mit epaarduvate (ingl. 
mismatch) lämmastikaluste paaride teket. Tavajuhuks on tümiini (T) asemel ahelasse 
uratsiili (U) lülitamine, ehkki U on tavaliselt RNA koosseisus.
DNA-ahelate selgroo katkemisi võib et e tulla nii üksikahelates (ingl. single-strand 
break, SSB) kui ka kaksikahelates (ingl. double-strand break, DSB). DNA-ahelate katke-
mise iseloomulikuks põhjuseks on kiirgused, kuid ka mõningad kemikaalid. 
DNA-s võivad moodustuda lämmastikaluste vahele ebaharilikud kovalentsed 
ristsidemeid (ingl. crosslinks). See protsess võib toimuda nii samas DNA-ahelas e. 
ahelasiseselt (ingl. intrastrand) kui ka DNA-ahela ning tema vastasahela vahel (ingl. 
inter strand). Ahelasisestest ristsidemetest on tuntumad pürimidiini dimeeride vahelised 
kovalentsed sidemed ning DNA nukleotiidide ristsidemed valkudega (nt. lämmastikus-
happe, formaldehüüdi jms. kemikaalide toimel). Ahelatevahelisi ristsidemeid põhjustavad 
näiteks alküülivad ühendid ja sinepigaas (kasutatakse kemoteraapias), kus guaniini läm-
mastiku N7-asendis moodustuvad kovalentsed sidemed DNA vastasahelaga.
Meeldejätmiseks
• DNA-d kahjustavateks teguriteks on oksüdatiivne stress, kiirgused, keskkonna keemilised ja füüsikalised 
tegurid ning DNA replikatsiooniprotsessi ebaefektiivsus.
• Põhilised DNA-kahjustuste tüübid on DNA-ahelast lämmastikaluste kõrvaldamine või nende desamiini-
mine, lämmastikaluste valepaardumine, üksik- ja kaksikahelalised katkemised ning ahelasiseste ning 
-vaheliste kovalentsete keemiliste ristsidemete teke.
1.2. REPARATSIOONI TÜÜBID 
Protsesse, mis võimaldavad kõrvaldada DNA-st kahjustusi, nimetatakse DNA paranda-
miseks (ingl. DNA repair) e. reparatsiooniks. Selleks, et hoida mutatsioonide hulk väike, 
on elusorganismidel välja kujunenud rida mitmesuguseid reparatsioonimehhanisme, 
mille funktsiooniks on DNA defektide parandamine ja organismide geneetilise infor-
matsiooni muutumatul kujul säilitamine ning selle edasikandumine läbi sugurakkude 
järgnevatele põlvkondadele. DNA reparatsioonirajad on erisuguste DNA-kahjustuste 
tüüpide puhul erinevad. Siiski esineb ka mõningane kattuvus, olukord, kus erinevad DNA parandusprotsessid kulgevad samal ajal. 
DNA reparatsioon jaotub kaheks alaosaks, sõltuvalt sellest, kas DNA-ahelad on kat-
kenud või mit e: 
1) kahjustatud või valede lämmastikaluste reparatsioon;
2) DNA-ahelate katkemiskohtade reparatsioon.
DNA reparatsioonimehhanismid jaotuvad kolmeks põhitüübiks:
1. Otsesed keemilised pöördreaktsioonid (ingl. direct chemical reversal), kus muu-
tuste tekke kohal toimub konkreetsete spetsiif liste kahjustuste kõrvaldamine ja 
algse oleku taastumine (nt. T-T-dimeeride kõrvaldamine).
Reparatsioon ja rekombinatsioon
389
2. Kahjustuse kõrvaldamine väljalõikega e. ekstsisioonreparatsiooniga (ingl. 
excision repair) tähendab DNA parandamist, kus kahjustatud lämmastikalused 
kõrvaldatakse esmalt väljalõikega ning väljalõigatud osa asendatakse järgnevalt 
õigega lokaalsel DNA sünteesil. Väljalõikega reparatsioonimehhanisme on kolm:
2.1. lämmastikaluste väljalõige e. BER (ingl. base excision repair, BER) repa-
ratsioon;
2.2. nukleotiidide väljalõige e. NER (ingl. nucleotide excision repair, NER) 
reparatsioon;
2.3. valepaardumise reparatsioon e. MMR (ingl. mismatch repair, MMR).
3. Rekombinatsioonisõltuv reparatsioon (ingl. recombination-dependent repair), 
mis toimub tegelikult kahe erisuguse mehhanismi alusel:
3.1. homoloogne rekombinatsioon e. HR (ingl. homologous recombination);
3.2. mit ehomoloogne DNA otste ühendamine e. NHEJ (ingl. non-homolo-
gous end joining).
Väljalõikereparatsiooni e. ekstsisioonreparatsiooni mehhanismid on evolutsiooniliselt 
konserveerunud, olles põhimõt eliselt samased bakteritest imetajateni. Väljalõikerepa-
ratsioonil toimub DNA-kahjustuse kõrvaldamine kolmes etapis.
1. DNA reparatsiooniline endonukleaas või endonukleaasi sisaldav ensüümikomp-
leks tunneb kahjustatud N-aluse(d) või nukleotiidi(d) ära, seondub nendega ja 
lõikab nad DNA-st välja.
2. Moodustunud tühikusse sünteesitakse DNA polümeraasi abil normaalsed 
N-alused või nukleotiidid, kasutades matriitsina komplementaarset DNA-ahe-
lat.
3. DNA ligaas ühendab uuestisünteesitud DNA-lõigu intaktseks kõrvaloleva DNA-
ahela otsaga. 
Reparatsioonisüsteemid on üldiselt väga täpsed. Täpsus nõuab aga vahendeid (energia-
kulu). Kui rakk on väga tugevalt kahjustatud, siis peab ta võitlema vaid selle eest, et ellu 
jääda ning vigade täpne parandamine ei ole enam kõige olulisem. Kõigest hoolimata peab 
toimuma aga geneetilise materjali paljundamine tütarrakkude vahel. Niisuguses situat-
sioonis käivitub bakterites hädaabivastus e. SOS-vastus (ingl. SOS responce), millega 
kaasneb vigaderohke DNA süntees kahjustatud DNA-lt. Seda teostavad prokarüootidel 
veaaltid (ingl. error-prone) DNA polümeraasid Pol IV ja Pol V.
Kui reparatsioonis osalevad mõningad reparatsioonigeenid on defektsed, siis DNA-
kahjustusi ei parandata ning sellega kaasneb mutatsioonitaseme oluline tõus. Inimesel on 
teada kümneid reparatsiooni puudulikkusega seotud pärilikke haiguseid, mida põhjusta-
vad päritavad reparatsioonivead. Tuntuimaks näiteks on xeroderma pigmentosum, kus 
inimesel ei parandata UV-kiirgusest tekkinud kahjustusi, mistõt u neil inimestel areneb 
tavaliselt juba lapseeas välja nahakasvaja.
1.2.1. Reparatsioon keemiliste pöördreaktsioonidega
Vea tekke kohal toimuv kahjustuste parandamine otseste keemiliste pöördreaktsiooni-
dega toimub vaid spetsiif liselt ja kindlate kahjustuste eemaldamisel. Selliseks juhuks on 
näiteks tümiini (T-T) dimeeride või teiste 6-4-fotoproduktide parandamine spetsiif liste
390Reparatsioon ja rekombinatsioon
ensüümide kaasabil. Niisugust reparatsiooniprotsessi nimetatakse DNA valgustund-
likuks reparatsiooniks (ingl. light-dependent repair) e. fotoreaktivatsiooniks (ingl. 
photoreactivation), sest see toimub valguse poolt aktiveeritava ensüümi DNA-fotolüaasi
(ingl. DNA photolyase) toimel. UV-kiirguse mõjul moodustunud pürimidiindimeerid
tunneb ära fotolüaas, mis on kodeeritud phr-geenide poolt. Ensüüm aktiveerub vaid 
sinise lainepikkusega valguse (440–490 nm) toimel. Aktiveeritud ensüüm kõrvaldab 
tümiini dimeeride, tsütosiini dimeeride ja tsütosiini-tümiini dimeeride vahelised kova-
lentsed sidemed ning taastab kiirguseelse olukorra (jn. 13.1). Kui me aga soovimegi 
saada UV-kiirguse toimel mutatsioone, siis tuleb rakke pärast kiiritamist hoida vähemalt 
mõne põlvkonna vältel pimedas, et kahjustusi ei repareeritaks ning vead kinnistuksid, s.t. 
tekiksid mutatsioonid. Fotolüaasi on leitud bakterites, pärmides, äädikakärbses, kannus-
konnas, kuid mit e imetajates.
Fotodimeer
Tümiin Tümiin UV-
kiirgus
Fotolüaas +
sinine valgus
T T
A A
T=T
A A
T=T
A A
T T
A A
T T
A A
UV 
Tümiini dimeer
Fotolüaas seondub
Sinine valgus
Ristsideme katke
Ensüümi vabanemine
A B
Fotolüaas
Joonis 13.1. Fotoreaktivatsioon (DNA valgustundlik reparatsioon): tümiini dimeeride vaheliste ristsidemete 
katkemine valgus-aktiveeritud fotolüaasiga. A – fotoreaktivatsiooni toimumine DNA-ahelas. B – fotodimee-
ride teke ja lagunemine.
Üheks kõige sagedamaks punktmutatsioonide tekke põhjuseks on alküülimine (ingl. 
alkylating), näiteks metüülgrupi (-CH3
) spontaanne lisandumine tsütosiinile (C) koos 
järgneva desamiinimise ja tümiini (T) moodustumisega. Õnneks kõrvaldatakse enamik 
selliseid muutuseid monofunktsionaalsete DNA glükosülaaside (ingl. monofunctional Reparatsioon ja rekombinatsioon
391
DNA glycosylases) abil. Nendel ensüümidel on ainult glükosülaasne aktiivsus ja nad kõr-
valdavad mit epaardunud T ning taastavad algse C. Protsessis ei põhjustata DNA selgroos 
katkete teket. 
Otsese keemilise pöördreaktsiooniga on võimalik parandada ka vigu guaniin aluste 
metüülimises. Metüülguaniini parandab metüülguaniini metüültransferaas (ingl. 
methylguanine methyltransferase) (MGMT-geeni produkt), mis peale reaktsiooni toi-
mumist inaktiveerub. Seepärast vajab iga metüülgrupi kõrvaldamise reaktsioon üht 
ensüümimolekuli. O6
-metüülguaniin (ingl. O6
-methylguanine) on teatavasti geneetili-
selt väga ohtlik lämmastikaluse modif katsioon, sest see modif tseeritud nukleotiid võib 
edukalt paarduda nii C- kui ka T-nukleotiididega, kuid DNA replikatsiooni käigus lülitab 
DNA polümeraas vastasahelasse üksnes T-nukleotiidi, millega põhjustatakse mutatsiooni 
teke.
1.2.2. Lämmastikaluste väljalõikereparatsioon
Lämmastikaluste väljalõikereparatsiooni (BER – ingl. base excision repair) käigus 
eemaldatakse DNA-ahelast üksik kahjustatud nukleotiid ning asendatakse õigega. Arva-
takse, et igas meie keharakus toimub sellist tüüpi reparatsioone ühes päevas ca 20 000 
korda. BER-i alustavateks ensüümideks on erinevate geenide poolt määratud DNA 
glükosülaasid (ingl. DNA glycosylases), mis leiavad DNA-s esinevad valed N-alused 
(oksüdeeritud, alküülitud, hüdroksüülitud või desamiinitud) ning osalevad nende välja-
vahetamisel. 
DNA glükosülaas katkestab vale N-aluse ja 2-desoksüriboosi vahelise glükosiidsi-
deme, põhjustades apuriinse või apürimidiinse saidi e. AP-saidi (ingl. AP sites) tekke 
ning N-aluse vabanemise. DNA-ahela suhkur-fosfaat-selgroog jääb selles etapis intakt-
seks. Glükosülaase on kahte tüüpi. Enamik glükosülaase on monofunktsionaalsed ja neil 
on vaid glükosülaasne aktiivsus. Bifunktsionaalsetel komplekssetel glükosülaasidel on 
lisaks veel 3´ - 5´-eksonukleaasne AP-lüaasi (ingl. AP lyase) aktiivsus. Sõltumata sellest, 
kas DNA glükosülaasil on või pole lüaasset aktiivsust, katalüüsib N-aluste väljalõike-
reparatsiooni järgmist etappi ensüüm AP-endonukleaas (ingl. AP endonuclease), mis 
põhjustab AP-saidi 5´-otsas DNA selgroos DNA üksikahelalise katke ning vaba 3´-OH-
otsa tekke. Üllatavalt on AP-endonukleaasil lisaks ka 3´- 5´-eksonukleaasne aktiivsus. 
Edasi sünteesitakse 3`-OH-otsast lähtuvalt DNA polümeraasi abil DNA AP-sait täis ning 
ahel muudetakse DNA ligaasi toimel intaktseks. Vaatleme kahte näidet.
Tsütosiini desamiinimisel tekib uratsiil. Valestipaardunud nukleotiidile (U) seon-
dub DNA glükosülaas ja lõikab U välja, põhjustades AP-saidi tekke (jn. 13.2). Uratsiili 
DNA glükosülaas on väga spetsiif line, kõrvaldades ahelast vaid uratsiili ning tal pole 
AP-endonukleaasset aktiivsust. AP-saidi tunneb ära teine ensüüm, AP-endonukleaas, mis 
toimib koos fosfodiesteraasiga (ingl. phosphodiesterase), et kõrvaldada saidist suhkur-fos-
faatgrupid, ning mille tulemusel DNA kaksikahelas üks ahel katkeb. Järgnevalt lisab DNA 
polümeraas puuduvad nukleotiidid juba komplementaarses ahelas sisalduva info põhjal. 
Lõpuks seob DNA ligaas DNA-ahela otsad kokku. 
Guaniini oksüdeerimisel moodustub 8-hüdroksüguaniin (GO) (ingl. 8-hydroxy 
guanine). Selliseid kahjustusi tekib ka normaalses raku ainevahetusprotsesside käi-
gus, sest kahjustusi põhjustavaid vabu hapnikuradikaale tekib elektroni transpordil, 
peroksüdatsiooniprotsessides jms. Niisuguste kahjustuste kõrvaldamist nimetatakse Reparatsioon ja rekombinatsioon
393
GO-reparatsiooniks (ingl. GO repair). Põhiliselt vastutavad E. coli rakkudes GO-repa-
ratsiooni eest kolm valku (MutM, MutT, MutY). MutT on ennetava funktsiooniga, sest ta 
lagundab rakkudes GO-d. MutM ja MutY on glükosülaasid. MutM kõrvaldab DNA-ahe-
last GO, mutY kõrvaldab aga valesti paardunud A paarist A:G või A:GO. 
1.2.3. Nukleotiidide väljalõikereparatsioon
Nukleotiidide väljalõikereparatsioon e. ekstsisioonreparatsioon (NER) erineb läm-
mastikaluste väljalõikereparatsioonist (BER) rea omaduste poolest.
1. Kasutatakse erinevaid ensüüme.
2. Isegi üksiku vale N-aluse väljalõikeks haaratakse NER-i puhul DNA-kahjustu-
sest mõlemalt poolt (kahele poole samas ahelas lähtuvalt kahjustusest) kaasa rida 
nukleotiide.
3. Kahjustatud DNA-ahelasse tekitatakse NER-i puhul kahjustatud ala lokaliseeri-
miseks katked kahjustusest nii 3´- kui ka 5´-suunas.
Bakterite ja eukarüootide NER-mehhanismid on sarnased, kuid eukarüootidel osaleb 
protsessis palju rohkem erinevaid valke.
E. coli DNA nukleotiidide ekstsisioonreparatsioon teostatakse UvrABC endonuk-
leaasse ensüümkompleksi toimel, mis koosneb tegelikult neljast Uvr-valgust: UvrA, 
UvrB, UbrC ja DNA helikaas II (e. UvrD). NER toimib näiteks tümiini dimeeride kõr-
valdamisel (jn. 13.3). Esmalt skaneerib UvrA-UvrB-kompleks DNA-l vigu ning kui UvrA 
tunneb ära DNA-heeliksis näiteks tümiini dimeeri, siis UvrA vabaneb ning UvrB sulatab 
lahti DNA-ahelatevahelised H-sidemed. Edasi ühineb UvrC-valk UvrB-DNA-komp-
leksiga ning moodustunud kompleksis põhjustab endonukleaas UvrC katkete tekke 8 
nukleotiidi kaugusel kahjustuse 5´-otsast ja 4 nukleotiidi kaugusel kahjustuse 3´-otsast. 
Tekitatakse 12-nukleotiidiline üksikahelaline ala e. 12-mer (ingl. 12 mer), mis kõrval-
datakse DNA-st DNA helikaasi II toimel. Järgnevalt sünteesib DNA polümeraas Pol I 
tühiku täis (kasutades matriitsina komplementaarset ahelat) ja DNA ligaas ühendab 
DNA-ahelad.
Eukarüootidel jaotatakse NER kahte klassi.
1. Transkriptsiooniseoseline reparatsioon e. TCR (ingl. transcription-coupled 
repair), mis aktiveerub siis, kui RNA polümeraas jääb transkribeeritaval DNA-
ahelal seisma.
2. Globaalne genoomne reparatsioon e. GGR (ingl. global genome repair), mis 
toimub transkriptsioonist sõltumatult ning parandab vigu ka transkribeeritava 
geeni mit ekodeerivas DNA-ahelas.
TCR-i ja GGR-i erinevus seisneb eelkõige selles, kuidas avastatakse erinevate valgukomp-
leksidega DNA vigastusi. Pärast vigastuse avastamist, järgmises etapis, on nii TCG kui 
ka GGR-i puhul vaja kohale tuua eukarüootne transkriptsioonifaktor TRIIH. TFIIH on 
10 alaüksusest koosnev valgukompleks, kus asub ka DNA helikaas, mille toimel avatakse 
DNA vigastatud piirkonnas DNA-ahelad. Inimesel on kõrvaldatav ala 24–32 bp pikkune 
ja tühik täidetakse DNA polümeraasi (kas δ või ε) poolt ning DNA ligaas ühendab lõpuks 
DNA-ahelad.
392Reparatsioon ja rekombinatsioon
C
G
AP sait
Tsütosiini desamiinimine
Uratsiili seondamine
DNA glükosülaasiga
Uratsiili väljalõikamine
U
G
U
G
Glükosülaas
G
G
3´ Suhkurfosfaatgrupi 
kõrvaldamine AP-endonukleaasi 
ja fosfodiesteraasiga
Puuduv nukleotiid
Üksikahelaline katke
DNA polümeraas
C
G
DNA ligaas
C
G
Repareeritud sait
Joonis 13.2. DNA ekstsisioonreparatsioon: N-aluste kõrvaldamise ahel.
394Reparatsioon ja rekombinatsioon
12-mer
DNA polümeraas I sünteesib 
tühiku täis, kasutades 
matriitsina komplementaarset 
DNA-ahelat, ning DNA ligaas 
ühendab üksikkatked.
Tümiini dimeer
Valguline trimeer (2 koopiat 
UvrA- ja 1 koopia UvrB-valku) 
tunnevad ära ja seonduvad 
kahjustatud DNA-ga
Asendatud 12 nukleotiidi
ATP
3´ B
B
B
B
A A
C
POL I
3´-katke 5´-katke
B
A A
ADP + Pi
C
+
A A
C
ATP
ADP + Pi
ATP energiaga painutatakse
DNA-d ja muudetakse UvrB-
valgu konformatsiooni ning
UvrA dimeer vabaneb
UvrC-valk seondub 
UvrB-DNA-ga ja põhjustab 
3´- ja 5´-katkete teket
ATP energia abil vabastab 
UvrD helikaas
väljalõigatava oligomeeri 
(12-mer) ning vabastab 
ka UvrC-valgu
Ekstsinukleaasne aktiivsus
DNA polümeraas I 
asendab UvrB-valgu
B
Joonis 13.3. DNA ekstsisioonreparatsioon: nukleotiidide väljalõikamine. Ekstsinukleaasse aktiivsuse avaldumiseks (E. coli´ l 12 nukleotiidi väljalõikamine) on vaja kolme 
geeni (uvrA, uvrB, uvrC) produkte. Funktsionaalse DNA moodustumiseks on vajalikud veel DNA polümeraas Pol I ja DNA ligaas.
Reparatsioon ja rekombinatsioon
395
1.2.4. Valepaardumisega reparatsioon
DNA polümeraasil on korrektsiooniline e. redigeerimisaktiivsus (ingl. proof eading 
activity), mis tähendab, et tema koosseisus olev 3´→5´-eksonukleaasne aktiivsus kõrvaldab 
kasvava ahela 3´-otsast valesti paardunud nukleotiidid. Sellele replikatiivsele korrek-
tuurile sekundeerib teine, replikatsioonijärgse DNA reparatsiooni toimemehhanism, 
mida nimetatakse valepaardumise reparatsiooniks (MMR). Nii parandatakse paar-
dumisvead, mis jäid DNA-sse pärast replikatsiooni. Replikatsiooni käigus võib tekkida 
mikroinsertsioone või -deletsioone, mille tagajärjel on uues ahelas mõni nukleotiid üle või 
puudu. Eriti lihtsalt tekivad sellised vead 1–2-nukleotiidilisi korduseid sisaldavate DNA 
piirkondade replikatsioonil. Lisaks võidakse DNA sünteesi vigade tõt u lülitada DNA-sse 
mit ekomplementaarseid nukleotiide. Näiteks lülitatakse nukleotiidi T vastu vastasahelas 
nukleotiid G. Kuna normaalsele DNA-le on iseloomulikud ka valepaardumisi põhjusta-
vad nukleotiidid, peab olema spetsiif line reparatsioonisüsteem, mis suudaks eristada 
uut DNA-ahelat vanast matriitsahelast. E. coli bakterites on see võimalik tänu sellele, et 
vana DNA-ahel on metüülitud, uus aga veel mit e. E. coli´s metüülitakse A kindla inter-
valliga pärast replikatsiooni järjestuses GATC Dam-metülaasi (ingl. Dam methylase) 
poolt. Valepaardumise reparatsioonisüsteem kasutab ära seda, et hemimetüülitud (ingl. 
hemimethylated) olekus (vana DNA-ahel on metüülitud, uus aga veel mit e) kõrvaldatakse 
mit emetüülitud ahela valestipaardunud nukleotiid(id) koos külgnevate nukleotiididega 
ja nende asemele sünteesitakse uus DNA-lõik, kasutades matriitsina metüülitud ahela 
nukleotiidset järjestust. 
E. coli´s on valepaardumisega reparatsioonil (MMR) vajalikud nelja geeni, mutH, 
mutL, mutS ja mutU (=uvrD) produktid. Mit epaardunud alaga metüülitud DNA-ahelaga 
ühineb otseselt MutS, seejärel ühineb moodustunud kompleksiga MutL. MutS ja MutL 
aktiveerivad GATC-spetsiif lise endonukleaasi MutH (ingl. GATC-specif c endunucle-
ase), mis teeb mit emetüülitud DNA-ahelasse katke valepaardumisest kas 3´- või 5´-suunas 
(jn. 13.4). Sõltuvalt GATC-järjestuse kaugusest mit epaardunud nukleotiidide suhtes võib 
katke toimuda valepaardumisest isegi rohkem kui 1000 nukleotiidi kaugusel. Kui sisselõige 
tehti GATC-järjestusest paardumisvea suhtes 5´-suunaliselt, kõrvaldatakse nukleotiidid 
DNA-ahelast 5´→3´ eksonukleaasi, näiteks eksonukleaas VII abil. Kui sisselõige toimus 
aga paardumisveast 3´-suunas, siis vajatakse 3´→5´ eksonukleaasset aktiivsust, näiteks E. coli
eksonukleaasi I. Nukleotiidide kõrvaldamisel uuest, mit emetüülitud DNA-ahelast osaleb 
ka DNA helikaas II (UvrD). Seejärel sünteesitakse üle 1000-nukleotiidine tühik täis DNA 
polümeraas III poolt ning DNA-ahela otsad liidetakse DNA ligaasi toimel. 
Bakterite M MR-geenide homolooge on k irjeldatud ka seentel, loomadel ja 
imetajatel. See näitab, et valepaardumisega reparatsioon on kõrgkonserveerunud 
universaalne mehhanism kontrollimaks geneetilise informatsiooni säilimist kaksikahe-
lalises DNA-s. Inimesel soodustab MMR subtüüpide defektsus päriliku mit epolüüpse 
käärsoole-pärasoolevähi e. HNPCC (ingl. hereditary nonpolyposis colorectal cancer), soole- 
(nt. Muir-Torre sündroom), nahavähi ja ka teiste vähivormide teket.
1.2.5. Rekombinatsiooniline reparatsioon
Lisaks eespoolkirjeldatud DNA reparatsioonisüsteemidele võib kahjustuste kõrvaldamine 
toimuda ka rekombinatsioonisõltuva reparatsiooni (ingl. recombination-dependent repair) 
abil. DNA üksikahelaliste ja kaksikahelaliste katkete parandamine toimub kahel viisil.
396Reparatsioon ja rekombinatsioon
MutS
CH3
GATC GATC
CH3 Vanemahel
Tütarahel
A-metüülgrupid GATC-saidis eristavad 
DNA vanemahelat tütarahelast
Valepaardunud
nukleotiid
CH3
GATC GATC
CH3
CH3
GATC GATC
CH3
MutH
MutL
MutL-
MutS MutH- MutL
MutS MutH
ATP ADP + Pi
CH3
GATC GATC
CH3
CH3
GATC GATC
CH3 CH3
GATC GATC
CH3
Asendatud 
nukleotiidid
MutSHL reparatsioonisüsteem
tunneb ära valepaardunud
nukleotiidi ja seondub sellele
MutH liigub mööda DNA-d 
kuni vanemahela metüülitud 
N-aluseni, seondub DNA-le 
ning MutL seondub MutS ja 
MutH-ga
MutH teeb katke mitte-
metüülitud ahelasse
Helikaas II + üksikahelaline
eksonukleaas kõrvaldavad
DNA-segmendi DNA polümeraas I täidab tühiku õigete nukleotiididega 
ja DNA ligaas ühendab 
ahelad
Tütarahel metüülitakse
CH3
Joonis 13.4. Valepaardumisega reparatsioon E. coli`s. MutSHL reparatsioonisüsteem (MutS, MutH, MutL) tunneb ära DNA metülatsioonikohad. MutH sisaldab spetsiif list 
GATC-endonukleaasset aktiivsust (ahelasse tehakse katke). DNA helikaas II on MutU valk.
Reparatsioon ja rekombinatsioon
397
1. Homoloogne rekombinatsioon e. HR (ingl. homologous recombination), mille 
puhul kaksikahelaline katkekoht taastatakse täielikult homoloogse kromosoomi, 
tütarkromatiidi või mingi teise homoloogse DNA kaasabil ilma mutatsioonideta. 
2. Mit ehomoloogsete DNA-otste ühendamine e. NHEJ (ingl. non-homologous 
end joining). Selle korral liidab DNA ligaas katkenud ahelad, kuid isegi lühikeste 
üksikahelaliste homoloogiate esinemisel põhjustatakse siin mutatsioonide teke 
(eriti lühikesed deletsioonid). Raku seisukohalt on see siiski parem variant kui 
jät a DNA otsad üldse ühendamata. 
HR on iseloomulik prokarüootidele, kuid toimub ka eukarüootide rakutsükli S- ja G2
-faa-
sides. Kui E. coli DNA polümeraas III jõuab DNA replikatsioonil matriitsahelas asuva 
kahjustuseni, näiteks tümidiini dimeerini (ingl. thymine dimer), siis võib DNA süntees 
sellest kohast katkeda ja jätkuda kaugemalt. Kui DNA-s viga ei parandata, tekib järgmise 
DNA replikatsiooni tulemusena selles kohas juba DNA kaksikahelaline katke, DSB
(ingl. double strand break, DSB). DSB-d parandatakse homoloogse rekombinatsiooni teel, 
kus osalevad RecA-valk ning RecBCD-kompleks. RecA-valk aktiveerub kokkupuutes 
üksikahelalise DNA-ga, ssDNA (ingl. single strand DNA, ssDNA) ning viib üksteisega 
kontakti homoloogsed DNA-ahelad, mis asuvad erinevates DNA-molekulides, nii et 
Tümiini dimeer
RecA-valk
Endonukleaasne katke
T=T 
T=T 
5´ 3´
3´ 5´
T=T 
3´ 5´
5´ 3´
5´ 3´
3´ 5´
T=T 
3´ 5´
5´ 3´
5´ 3´
3´ 5´
T=T 
3´ 5´
5´ 3´
Endonukleaasne katke
DNA polümeraas
DNA ligaas
DNA replikatsioon
Joonis 13.5. RecA-sõltuv rekombinatsiooniline reparatsioon prokarüootidel (üksikahelalised katkemised). 
RecA-valk aktiveerub üksikahelalise DNA (ssDNA) toimel DNA üksik- või kaksikahelalise katkemise 
korral. RecA katalüüsib DNA-ahelate vahetust homoloogsete DNA piirkondade vahel. Tümiini dimeeri ei 
kõrvaldata, kuid saavutatakse ülejäänud DNA täpne replikatsioon.
398Reparatsioon ja rekombinatsioon
kahjustamata ahel ühest DNA-molekulist oleks DNA sünteesil matriitsiks katket sisalda-
vale ahelale teisest DNA-molekulist (jn. 13.5). Selleks, et katketega DNA-molekuli ahelad 
eralduksid teineteisest ning saaksid paarduda teise, intaktse DNA-molekuli homoloog-
sete ahelatega, on vajalik RecBCD-kompleksi aktiivsus. RecBCD-kompleksil on lisaks 
nukleaassele aktiivsusele ka helikaasne aktiivsus, mis võimaldab üksikahelalise ala teket 
ning mis on vajalik DNA-dupleksi moodustumiseks homoloogse alaga teises DNA-
molekulis. Rekombinatsiooni käigus toimub homoloogselt DNA matriitsilt DNA süntees 
DNA polümeraasi (enamasti DNA Pol III) vahendusel. 
DNA üksikahelaliste katkete (ingl. single strand break, SSB) puhul katalüüsib 
homoloogseks rekombinatsiooniks vajalikku üksikahelate teket RecFOR-kompleks. 
Eukarüootidel on RecA-valgu homoloogiks Rad51, mis vahendab ühe tütarkromatiidi 
kaksikahelalise katkenud DNA-ahela paardumist teises kromatiidis paikneva terve homo-
loogse ahelaga (jn. 13.6). Järgneb DNA süntees, kus matriitsina kasutatakse tervet ahelat. 
Homoloogsest rekombinatsioonist tuleb detailsemalt jut u käesoleva peatüki alaosas 2.
NHEJ toimib sagedamini eukarüootide rakutsükli G2
-faasis. NHEJ toimumiseks on 
vajalik, et katkenud DNA otsad oleksid teineteise lähedal. Katkenud DNA otsi tunneb 
ära kahest valgust moodustunud kompleks Ku, mis koosneb alaüksustest Ku70 ja Ku80. 
Järgmisena seondub DNA otstega DNA-sõltuv proteiinkinaas e. DNA-PK (ingl. DNA 
dependent protein kinase). DNA-PK seondub ka nukleaasiga, mis on vajalik DNA otstest 
mõnede nukleotiidide eemaldamiseks ning DNA otstes lokaalse homoloogia leidmiseks, 
näiteks DNA lühikeste kordusjärjestuste puhul. DNA-PK-Ku-kompleksiga ühineb DNA 
ligaas IV, mis ühendab DNA vabad otsad. Kordusjärjestuste olemasolu ongi peamiseks 
põhjuseks, miks rakud parandavad kaksikahelalisi DNA katkeid NHEJ abil, riskides 
seejuures geneetilise informatsiooni muutumisega. DNA kaksikahelate ühendamine 
on ülimalt tähtis ka antikehade varieeruvate piirkondade reassambleerimisel ja V(D)
J-ühendpiirkondade tekkel. On näidatud, et Ku80 nokauditud hiired pole võimelised 
parandama kaksikahelalist DNA katket. 
1.2.6. SOS-vastus ja vea-aldis DNA süntees kahjustatud DNA-lt 
Bakteritel käivitub DNA-kahjustuste korral, mida põhjustavad näiteks UV-kiirgus ja 
mitmed mutageensed kemikaalid, SOS-vastus (ingl. SOS response). SOS-vastust on 
põhjalikult uuritud bakteris E. coli. E. coli’s indutseeritakse SOS-vastuse korral mitmed 
DNA reparatsioonivalgud, mis osalevad kas NER-is või homoloogsel rekombinatsioonil, 
ning DNA polümeraasid, mis on võimelised jätkama DNA sünteesi kahjustatud DNA-lt 
olukorras, kus replikatiivne DNA polümeraas Pol III on DNA-kahjustuse kohal peatu-
nud. Selline kahjustatud DNA-lt toimuv süntees (ingl. translesion DNA synthesis, TLS) 
võib olla vearohke, kui seda viivad läbi Y-perekonna DNA polümeraasid Pol IV (DinB) 
või Pol V (UmuD’C), sest neil puudub vigu korrigeeriv (ingl. proof-reading) aktiivsus 
(jn. 13.7). Kui DNA polümeraas V põhjustab valdavalt asendusmutatsioonide teket, siis 
DNA polümeraas IV-le on iseloomulikud raaminihkemutatsioonid (ühenukleotiidilised 
deletsioonid ja insertsioonid). 
SOS-vastus aktiveeritakse kahe regulaatorvalgu, LexA ja RecA koostoimel (jn. 13.7). 
Tavaolukorras on nende ensüümide tase rakus madal. Sel juhul on transkriptsiooni 
negatiivne regulaatorvalk LexA-repressor seondunud DNA lex-geenide operaator-
piirkondadesse, pidurdades geenide uvrA, umuCD ja lexA transkriptsiooni.  Esimesed Reparatsioon ja rekombinatsioon
401
kaks geeni määravad vastavalt UvrA- ja UmuCD-valkude sünteesi, mis osalevad vea-
altil DNA reparatsioonil. Kolmanda geeni produktiks on Lex A-valk. SOS-vastuse 
käigus indutseeritavate valkude tase on rakus DNA-kahjustuste puudumisel madal. 
Rakkude eksponeerimisel ultraviolettkiirgusele või mõnele muule DNA-d kahjusta-
vale tegurile tekivad DNA-ahelates kahjustused, mis pärsivad DNA replikatsiooni ja 
põhjustavad üksikahelaliste DNA (ssDNA) piirkondade teket. ssDNA-ga seondub 
RecA-valk, moodustades RecA-ssDNA nukleoproteiinse filamendi. RecA-valgu 
interaktsioon ssDNA-ga aktiveerib RecA-valgu. Aktiveeritud RecA-valk stimuleerib 
LexA-repressorvalgu autoproteolüüsi e. iseenda katkilõikamist (degradatsiooni). Kui 
LexA inaktiveerub, siis suureneb transkriptsioonitase neilt geenidelt, mis olid varem 
LexA poolt pärsitud. 
LexA-repressor seondub erinevate SOS-vastuse käigus aktiveeritavate geenide pro-
mootoraladele erisuguse af insusega. Geenidelt, mille regulatoorsetele aladele seondub 
LexA nõrgema af insusega, suureneb transkriptsioon varem kui geenidelt, mille puhul 
LexA afiinsus on kõrgem. Esmajärjekorras tõuseb transkriptsioonitase DNA reparat-
sioonivalke kodeerivatel geenidel, k.a. recA-geenil ning alles hiljem DNA polümeraasi 
V geenidel umuC ja umuD. Lisaks transkriptsioonitasemele kontrollitakse Pol V eks-
pressiooni ka valgu aktiivsuse kaudu. Pol V aktiveerimiseks on vajalik UmuD subühiku 
proteolüüs. Pol V aktiveerimine toimub hilinemisega seetõt u, et selle DNA polümeraasi 
poolt läbiviidav DNA süntees suurendab rakkudes oluliselt mutatsioonisagedust, mis võib 
viia kahjulike mutatsioonide kuhjumisele. Pol V aktiveeritakse alles siis, kui muud või-
malused DNA-kahjustustega toimetulekuks ei ole osutunud piisavaks. Pol V-st sõltuvat 
mutageneesi on varem nimetatud ka SOS-mutageneesiks või UV-mutageneesiks.
1.2.7. Pärilikud reparatsioonivead
Päikesevalguse suhtes ülitundlikel e. xeroderma pigmentosum’iga (XP) patsienti-
del areneb kergesti nahavähk, sest nukleotiidi väljalõikereparatsiooni NER defektsuse 
tõttu ei parandata UV-kiirguse poolt põhjustatud DNA-kahjustusi. XP areneb välja, kui mutatsioonid esinevad NER- geenides XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, XPG jt. Need 
geenid vastutavad kahjustatud nukleotiidide, näiteks tümiini dimeeride väljalõikamise 
eest. Eukarüootses NER-is osalevate valkude hulk on võrreldes bakterite NER-iga tundu-
valt suurem – eukarüootidel on NER-iga seotud 15 valku. Lisaks XP-le on NER-i geenide 
defektidega seotud veel vähemalt kaks inimese pärilikku haigust, Cockayne’i sündroom
ja trihhotiodüstroof a, kuid neil juhtudel pole tegemist nahavähi tekkega, vaid neuroloo-
giliste nähtustega, vaimse alaarenguga (jn. 13.8). 
Inimesel on peale nimetatud kolme haiguse veel mitmeid päranduvaid DNA-st 
sõltuva ainevahetuse defektidega seonduvaid pärilikke haigusi. Nimetame siin atak-
sia-telangiektaasiat e. Louis’-Bari sündroomi, Fanconi aneemiat ning Bloomi, 
Rothmundi-Thomsoni, Werneri ja Nijmegeni sündroome. Kõiki neid haigusi põh-
justavad autosoomretsessiivse pärandumistüübiga geneetilised defektid ning kõik nad 
suurendavad kasvajate tekke riski. MMR-i (valepaardumise reparatsioon) defektsus 
suurendab soolevähi tekke riski. Samas on nende pärilike haiguste toime erinev: ühtedel 
juhtudel on ülitundlikkus ioniseeriva kiirguse, teistel juhtudel DNA-ga interkaleeruvate 
ühendite (nagu mitomütsiin C), kolmandatel juhtudel kromosoomide katkemiste (aber-
ratsioonide) suhtes. Seega, erinevate sündroomide korral esineb erinevate ensüümide 
defektsus. Defektsed võivad olla kas DNA reparatsiooniga seotud kinaasid, helikaasid või 
DNA kaksikahelalisi katkemisi äratundvad valgud.
Meeldejätmiseks
• Elusorganismidel on välja kujunenud rida erisuguseid DNA reparatsioonisüsteeme, mille funktsiooniks on 
säilitada organismide geneetilist informatsiooni muutumatul kujul.
• Erinevatel DNA reparatsiooniradadel on võime parandada DNA-kahjustuste teatavaid tüüpe.
• Otseste keemiliste pöördreaktsioonidega parandatakse DNA-kahjustusi kohapeal, näiteks fotoreaktivat-
sioonil valgustundliku ensüümi DNA fotolüaasi toimel.
• Lämmastikaluste väljalõike reparatsioonil tekib apuriinne/apürimidiinne AP-sait ning kahjustatud 
nukleotiid lõigatakse DNA-st DNA glükosülaaside kaasabil välja.
• Nukleotiidide väljalõikel lõigatakse välja ja parandatakse kahjustatud alast pikem nukleotiidne lõik.
• Valepaardumisega reparatsioonil kõrvaldatakse vigastused, mis on tekkinud DNA replikatsioonil või 
rekombinatsioonil.
• Rekombinatsioonisõltuv reparatsioon toimub kas homoloogse rekombinatsioonina või DNA katkenud 
otste mittehomoloogsel ühendamisel.
• On teada kümneid inimese pärilikke haigusi, mis on põhjustatud DNA reparatsioonisüsteemide defek-
tidest.
• DNA reparatsioonidefektidega on seotud osa kasvajate teke.
DNA reparatsiooni defektsusest põhjustatud
pärilikud haigused inimesel
Ekstsisioonreparatsiooni
defektid
DNA metabolismi
defektid
Xeroderma pigmentosum
Cockayne’i sündroom
Trihhotiodüstroofia 
Ataksia-teleangiektaasia
Fanconi aneemia
Bloomi sündroom
Werneri sündroom
Rothmundi-Thompsoni sündroom
Nijmegani katkemise sündroom
Joonis 13.8. DNA reparatsiooni defektsus põhjustab inimesel pärilike haiguste avaldumist. 
Reparatsioon ja rekombinatsioon
399
5´ 3´
Tütarkromatiidid Kaksikahelaline katkemine DNA-valk-filamendi
moodustumine
Homoloogsuse otsimine
Ahelate ümberpaiknemine
5´-otste trimmimine
katketega ahelas
RAD51
Lühikesed DNA-ühendused
DNA ligaas
Ahelate 
kokkukleepimine
DNA polümeraas
DNA süntees Parandatud tütarkromatiidid
Homoloogne 
tütarkromatiid
Joonis 13.6. RecA-sõltuv rekombinatsiooniline reparatsioon eukarüootidel (kaksikahelalised katkemised). Rad51 on eukarüootidel prokarüootide RecA homoloog, mis 
vahendab tütarkromatiidi kaksikahelalise katkega DNA-ahela paardumist teise tütarkromatiidi homoloogse terve ahelaga. Reparatsioonilisel DNA sünteesil kasutatakse 
matriitsina tervet ahelat.
400Reparatsioon ja rekombinatsioon
III
RecA
V
V
LexA repressor
DNA polümeraas III
Tugevalt kahjustatud matriitsahel
RecA-ssDNA filament
ssDNA aktiveerib 
RecA-valgu
DNA polümeraas V
LexA proteolüüs
Inaktiivne LexA 
repressor
ssDNA
SOS-vastuse
initsiatsioon
Veaaldis DNA
süntees
RecA seondub 
ssDNA-ga
Replikatsioonivead
RecA inaktiveerib 
LexA-valgu
Olex recA
Olex uvrA
Olex umuCD
Olex lexA
A
V
RecA-valk
LexA-valk
(repressor)
DNA PolV
LexA pidurdamine
Struktuurgeenid
UvrA-valk
Skaneerib
DNA 
kahjustusi
Joonis 13.7. SOS-vastus bakterites (vea aldis DNA reparatsioon). DNA polümeraas III pole võimeline kasutama DNA-sünteesil vigast matriitsahelat. Üksikahelalise DNA 
teke aktiveerib RecA-valgu (homoloogse rekombinatsiooni valgu). Aktiivne RecA-valk stimuleerib transkriptsioonil negatiivse regulaatori Lex A proteolüüsi (inaktiveerib 
Lex A), millega suurendatakse oluliselt DNA reparatsioonil ja DNA-sünteesil osalevate geenide transkriptsiooni. RecA-valk initsieerib SOS-vastuse, seondudes tugevalt 
kahjustatud üksikahelalise DNA matriitsahelaga (moodustub RecA-ssDNA nukleoproteiinne f lament). DNA polümeraas V viib läbi vea alti DNA sünteesi, kus vigaselt 
matriitsilt sünteesitakse vigane DNA-ahel (mutatsioonisagedus tõuseb replikatsioonivigade tõttu).
Reparatsioon ja rekombinatsioon
403
2. GENEETILINE REKOMBINATSIOON
2.1. REKOMBINATSIOONIMEHHANISMID
2.1.1. Homoloogne retsiprookne rekombinatsioon
Krossingoveri (ingl. crossing over) molekulaarne mehhanism eeldab DNA-molekulis kat-
kete teket ja ahelate otste taasühinemist. Seepärast on siin vajalik ka DNA reparatsiooni 
toimumine. Homoloogsete DNA-molekulide vahelisel rekombinatsioonil osalevad paljud 
ensüümid, mis katkestavad DNA-ahelaid, keeravad neid lahti, stimuleerivad üksikahelate 
teket ning viivad läbi katkenud DNA-ahelate reparatsiooni ja katalüüsivad DNA-ahelate 
taasühinemist. Molekulaarsel tasemel nimetame DNA-molekulide-vahelist rekombinat-
siooni krossingoveriks. Krossingoveri sünonüümina kasutame terminit „ristsiire”.
Eukarüootidel on ristsiire ja sünapsite teke meioosi esimeses profaasis teineteisega 
seotud. Huvitaval kombel ei toimu ristsiiret isaste äädikakärbeste spermatogeneesis ning 
sel puhul ei täheldata ka sünaptiliste komplekside esinemist. Selle nähtuse geneetilist 
tagapõhja selgitavad katsed emaste äädikakärbestega, kus näidati, et mutatsioonid geenis 
c3G elimineerivad nii ristsiirde toimumise kui ka sünapsite tekke. Niisuguseid mutante 
nimetatakse rekombinatsiooni-defektseteks mutantideks (ingl. recombination-def cient 
mutants). Arvatakse, et neil mutantidel ei toimu täiendavat DNA sünteesi, mis esineb nii 
sünapsite kui ka krossingoveri toimumisel. Samuti arvatakse, et isastes äädikakärbestes 
c3G geen seniteadmata põhjustel ei funktsioneeri. 
Kuivõrd eukarüootidel toimub ristsiire paardunud DNA homoloogide vahel meioosi 
esimeses profaasis, siis saab siin arusaadavalt rääkida eelkõige homoloogsest rekombi-
natsioonist (ingl. homological recombination) ning DNA-lõikude võrdsest vastastikusest 
(retsiprooksest) vahetusest. Lisaks DNA-ahelate homoloogsusele on tõestatud ka DNA-
ahelate füüsiline katkemine ja taasühinemine ning DNA reparatsiooni toimumine neis 
protsessides. Homoloogses rekombinatsioonis osalevad paljud valgud ning erinevates 
olukordades võib protsess toimuda erisuguste molekulaarsete mehhanismide alusel. Laias 
laastus toimub homoloogne rekombinatsioon, lähtudes kas üksik- või kaksikahelalistest 
DNA katketest.
2.1.1.1. Üksikahelaliste katkemiste mudel
Üheks esimeseks rekombinatsiooniprotsessi molekulaarseks mudeliks on Briti mole -
kulaarbioloogi Robin Holliday (snd. 1932) poolt 1964. a. väljapakutud krossing overi
üksikahelaliste katkemiste mudel (ingl. single-strand break model). Rekombinat-
siooniprotsess algatatakse endonukleaasi toimel üksikahelaliste DNA-katkete tekkega 
mõlema DNA-molekuli ühes ahelas (jn. 13.9). Järgnevalt toimub DNA helikaaside toi-
mel DNA-ahelate lahtikeerdumine, lahtisulanud üksikahelate seondumine valkudega ja 
katkega ahelate paardumine nendega homoloogse vastasahelaga teisest DNA-moleku-
list. Üksikahelate ümberasetumist stimuleerib RecA-valk. Seda protsessi nimetatakse 
ka DNA üksikahelate assimileerimiseks (ingl. single-strand assimilation) e. protsessiks, 
kus DNA üksikahel ühest DNA-molekulist paardub temaga rekombineeruvast DNA-
molekulist pärit komplementaarse DNA-ahelaga. RecA-valk viib DNA kaksikheeliksis 
läbi võrdväärseid e. retsiprookseid vahetusi ning teeb seda kahes etapis: esmalt seondub 
üksikahel ühest DNA-molekulist teise DNA-molekuli komplementaarse ahelaga, jättes Reparatsioon ja rekombinatsioon
405
selles molekulis üksikuks teise ahela, toimub DNA-ahelate asendamine (ingl. strand 
displacement) ning seejärel paardub see üksikuks jäänud ahel talle komplementaarse 
esimesest DNA-molekulist pärit üksikahelalise piirkonnaga, s.o. toimub DNA-ahelate 
vahetus (ingl. strand exchange). Selleks et teostada kahe DNA-molekuli ahelate vahetu-
misel toimuvat homoloogset paardumist, seondub RecA-valk üksikahelalise DNA-ga. 
Kui homoloogsed ahelad on teineteist leidnud, siis RecA-valk võimendab homoloogsete 
DNA-ahelate paardumist ligikaudu 50 korda. Katkestatud ja asendatud ahelate kova-
lentne kokkupanek e. taasühinemine (ingl. reunion) toimub DNA ligaasi kaasabil. Kui 
üksikahelalised katked ja taasühinemised ei toimu täpselt samas punktis, on juba selles 
etapis, enne ahelate taasühendamist DNA ligaasiga, vajalik DNA reparatsioon. 
Ülalkirjeldatud protsesside tulemusel toimuvad mõlemas DNA kaksikahelas üksik-
ahelalised katkemised ja taasühendamised, mille tulemusena moodustub DNA-ahelatest 
X-kujuline struktuur, mida nimetatakse hii-vormiks (ingl. chi forms) (jn. 13.9) ning mis 
on hästi detekteeritav ka elektronmikroskoopiliselt. Sellist DNA struktuuri nimetatakse ka 
Holliday ühenduseks (ingl. Holliday junction). Holliday ühendusi võib lahti lõigata kahel 
viisil. Ühel juhul toimub krossingover, teisel juhul mit e. Nimelt võivad üsikahelaliste sil-
dade kaudu ühendatud ja teineteisega risti asetsevad DNA-ahelad roteeruda (pöörduda) 
180O ümber oma telje. Selle tulemusena ei ole üksikahelalised sillad enam üksteisega risti. 
Järgnevalt võib endonukleaas sillad kas horisontaal- või vertikaaltasapinnas katki lõigata. 
Erinevate lõigete puhul saadakse erisugused rekombinatsiooniproduktid. Näiteks, kui enne 
rekombinatsiooni külgnesid rekombinatsioonisaidiga homoloogsete geenide alleelid A ja 
B ühes ning alleelid a ja b teises kromosoomis (DNA-molekulis), siis pärast rekombinat-
siooni asetsevad kõrvuti alleelid a ja B ning A ja b. Alternatiivsel katkemisel rekombinantseid 
DNA-molekule kõrvalolevate geenide suhtes aga ei teki. E. coli´l kõrvaldatakse hii-struktuu-
rid DNA-st geenide recG või ruvC produktide toimel.
2.1.1.2. Kaksikahelaliste katkemiste mudel
Rekombinatsioon võib toimuda erinevate molekulaarsete mehhanismide abil. 1983. a. 
esitasid Jack W. Szostak (snd. 1952) ja Franklin Stahl (snd. 1929) pärmseente uurimise 
tulemuste alusel krossingoveri kaksikahelaliste katkemiste mudeli (ingl. double-strand 
break model). Nimetatud mudeli kohaselt toimub esmalt ühes kaksikahelalises DNA-s 
kaksikahelaline katkemine, kus homoloogsete kromosoomide DNA niidid jäävad rekombi-
natsioonikohas teineteisega ühendatuks üksikahelaliste sildade kaudu. Niisugune ühendus 
on vajalik, sest vastasel juhul kaotaksid kaksikahelaliste katkemiste tõt u erinevad DNA-
fragmendid teineteisega kontakti. Rekombinatsiooniga kaasneb ka DNA süntees.
2.1.2. Homoloogne mitteretsiprookne rekombinatsioon (geeni konversioon)
Kui seentel Neurospora crassa uurida teineteisele väga lähedal asetsevaid aheldunud mar-
kereid (geene), ei saada sageli retsiprookse homoloogse rekombinatsiooni tulemusena 
oodatavat askospooride suhet 1 : 1. Näiteks saadakse kahe lähedalasetseva mutatsiooni 
(m1
 ja m2
) uurimisel ristamisest m1
 m2
+ x m1
+
 m2
 järgmised askospooride paarid:
1) paar 1: m1
+ m2
2) paar 2: m1
+ m2
+
3) paar 3: m1 m2
+
4) paar 4: m1 m2
+
404Reparatsioon ja rekombinatsioon
Homoloog 1
Homoloog 2
A B
a b
A
A
A
A
B
B
B
B
a
a
a
a
b
b
b
b
b
a
b
a
b
a
a
b
a
b
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
Homoloogsete
kromosoomide
paardumine
Üksikahelaliste
katkete 
teke
Ahelate
ümberasetus
Ahelate
vahetus
Kovalentsete
üksikahelaliste
sildade teke
Endonukleaas
Helikaas, 
SSB-valk
RecA-
valgud
DNA ligaas
Rotatsioon
180o
Endonukleaas
DNA ligaas
Üksikahelaliste
sildade katkilõikamine 
kas horisontaal- või 
vertikaaltasapinnas
Kahemõõtmeline
struktuur
Rekombinantne
kromosoom
Kolmemõõtmeline
struktuur
Ekvivalentne 3D
struktuur
Joonis 13.9. Holliday homoloogsete kromosoomide retsiprookse krossingoveri (rekombinatsiooni) ehk üksikahelaliste katkemiste mudel.

406Reparatsioon ja rekombinatsioon
Siit on näha, et järglaste (askospooride) hulgas tuleb et e metsiktüüpi m1
+ m2
+
 -spoore, ei 
esine aga kaksikmutantseid m1
 m2
-spoore, mis peaksid tekkima homoloogsel rekombi-
natsioonil. Siin saadakse m2
+ : m2 askuste suhe 3 : 1 (mit e aga oodatav 2 : 2-jaotus e. 1 : 
1-suhe) (jn. 13.10). Antud juhul oleks nagu üks m2
-alleelidest konverteeritud m2
+-allee-
liks. Sellist tüüpi mit eretsiprookset rekombinatsiooni nimetatakse geenikonversiooniks
(ingl. gene conversion) e. geeni ümbermuutmiseks.
Homoloogsel retsiprooksel rekombinatsioonil vaadeldakse rekombinatsiooni toimu-
mist teineteisest suhteliselt kaugel asetsevate geenide suhtes. Sel juhul võib uuritavate 
geenide (a ja b) vahele jääda näiteks geen m, mille DNA osas võib olla mit epaardunud 
nukleotiide (ingl. mismaches). Sellisel juhul asetuvad krossingoveri esimeses etapis kõr-
vutiolevate DNA-molekulide üksikahelad ümber nii, et mutantne (mit epaardumisega) 
ahel saab kokku mit emutantse ahelaga ja, vastupidi, mit emutantne ahel saab partneriks 
mutantse ahela (jn. 13.10). Protsessi tulemusel tekivad DNA-molekulid, kus kahes komp-
lementaarses DNA-ahelas on erisugused alleelid. Selliseid heterogeenseid DNA-molekule 
nimetatakse heterodupleksiteks (ingl. heteroduplexes). Mit epaardunud nukleotiidide 
väljalõikel kõrvaldatakse DNA reparatsiooniensüümide poolt mutantne m-ahela osa, 
tühik täidetakse täiendaval DNA sünteesil, kasutades matriitsina metsiktüüpi DNA-
ahelat m+
. Niimoodi muudetaksegi mõlemad DNA-ahelad m+-ahelateks ja tetraadis 
saadaksegi m+ : msuhteks 3 : 1. Juhul kui repareeritakse vaid üks kahest mit epaardunud 
nukleotiidist, siis tänu DNA replikatsiooni poolkonservatiivsele iseloomule saadakse 
askuses askospooride m+
:m markerite lahknemissuhteks 5 m+ : 3 m.
Hetero-
dupleks
A B
a b
A B
a b
A B
a b
m
M
M
A B
a b M
m
m
Valepaardumine Reparatsiooniline
DNA süntees
M
M
M
M
M
M
m
m
Geenikonversioon 
M : m = 3 : 1 (e. 6 : 2)
DNA-ahelate vahetus ja
heterodupleksite teke
Joonis 13.10. Geeni konversioon ehk geeni ümbermuutmine.
Geeni konversioon assotsieerub retsiprookse rekombinatsiooni tulemustega 50%-l 
juhtudest, sest Holliday mudeli kohaselt võib toimuda hii-struktuuride katkemine 
võrdtõenäosuslikult nii horisontaalselt kui ka vertikaalselt. Vertikaalsed katkemised 
põhjustavad askuste teket, kus esinevad nii geeni konversioon kui ka retsiprooksne rekom-
binatsioon. Horisontaalsel katkemisel ilmneb aga ainult geeni konversioon (jn. 13.11).
Reparatsioon ja rekombinatsioon
407
a
b A
Endonukleaas
b
a
A
B
a
b
A
B M
M
a
b
A
B
B
b A a B
b A a B
b A a B
Endonukleaas
DNA ligaas DNA ligaas DNA ligaas DNA ligaas
Kõrvalasetsevate markerite suhtes rekombinantne Kõrvalasetsevate markerite suhtes vanemtüüpi
Reparatsiooniline süntees Reparatsiooniline süntees
M
M
M
M
M M
M
M
M M
M M M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M M
M M
geenikonversioon geenikonversioon
Joonis 13.11. Geenikonversioonil (M/M-DNA-ahelad) moodustuvad rekombinantsed (all vasakul) ja vanemtüüpi (all paremal) f ankeeruvate markerite kombinatsioonid. 
Üksikahelaliste sildade endonukleaasiga vertikaalsuunas katkilõikamine (vasakul) põhjustab rekombinantse kombinatsiooni (Ab ja aB) ja horisontaalsuunas (paremal) 
vanemtüüpi (AB ja ab) kombinatsiooni esinemist.
Reparatsioon ja rekombinatsioon
407
a
b A
Endonukleaas
b
a
A
B
a
b
A
B M
M
a
b
A
B
B
b A a B
b A a B
b A a B
Endonukleaas
DNA ligaas DNA ligaas DNA ligaas DNA ligaas
Kõrvalasetsevate markerite suhtes rekombinantne Kõrvalasetsevate markerite suhtes vanemtüüpi
Reparatsiooniline süntees Reparatsiooniline süntees
M
M
M
M
M M
M
M
M M
M M M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M M
M M
geenikonversioon geenikonversioon
Joonis 13.11. Geenikonversioonil (M/M-DNA-ahelad) moodustuvad rekombinantsed (all vasakul) ja vanemtüüpi (all paremal) f ankeeruvate markerite kombinatsioonid. 
Üksikahelaliste sildade endonukleaasiga vertikaalsuunas katkilõikamine (vasakul) põhjustab rekombinantse kombinatsiooni (Ab ja aB) ja horisontaalsuunas (paremal) 
vanemtüüpi (AB ja ab) kombinatsiooni esinemist.
Reparatsioon ja rekombinatsioon
409
2.1.3.2. Integronid
Integronid (ingl. integrons) on geneetiliste elementide klass, mis esineb sageli plasmiidi-
des, transposoonide koostises või nende läheduses ja teistes insertsioonilistes elementides 
(nt. bakteriofaagid). Integronid sisaldavad integraasigeeni (ingl. integrase gene) ja külg-
nevat rekombinatsioonisaiti at I (ingl. recombination site at I). Integron on võimeline 
haarama endasse näiteks antibiootikumiresistentsuse geenikasset e (ingl. antibiotic-
resistance gene casset es). Rõngasjas geenikasset viiakse lineaarseks integraasi vahendatud 
rekombinatsioonil at I-saidi ja at C-saidi (nimetatakse ka 59 bp elemendiks, mis asub 
kassetis antibiootikumiresistentsuse-geeni kõrval) vahele (jn. 13.13). Enne integratsiooni 
pole antibiootikumiresistentsuse-geenil promootorit ning ta ei avaldu. Integratsiooni järel 
saab aga antibiootikumiresistentsuse-geen avalduda saidis at I. Integraasigeeni trans-
kribeeritakse promootorilt Pint ning integreerunud antibiootikumiresistentsuse-geeni 
(geene) transkribeeritakse sama piirkonna DNA vastasahelal moodustatud tugeva vas-
tassuunalise promootori Pout 
poolt. 
Kuigi integronid on iseloomulikud antibiootikumiresistentsuse-geenidele, on neid kir-
jeldatud ka metaboolsete ja virulentsusgeenide ümberpaiknemise puhul. Integronid on ka 
kohaks, kuhu võivad liituda paljud muud geenikassetid, mõnedel juhtudel isegi rohkem kui 
100 kasset i. Selliseid integrone nimetatakse superintegronideks (ingl. super-integrons).
P h1 hixR P hin hixL h2 rh1
h1 hixL hin P hixR h2 rh1
P
P
Hin katalüüsib 
saitspetsiifilist
rekombinatsiooni, millega 
inverteeritakse promootorit
sisaldav DNA-segment
h2-rh1-operoni transkriptsioon
pidurdatud
h2-rh1-mRNA
H1-repressor
h1-mRNA
H2-flagelliini
alaüksuste valgud
H1-flagelliini
alaüksuste valgud
Faas I orientatsioon
Faas II orientatsioon
DNA
DNA
h1-operoni transkriptsioon
pidurdatud
Faas I Faas II
H1-repressor
P
Joonis 13.12. Salmonella typhimurium´i viburite faasivahetus saitspetsiifilise rekombinatsiooniga. H1- ja 
H2-f agelliini alaüksuste valkude süntees on alternatiivne: H1 sünteesitakse h1-repressori puudumisel; H2- 
(ja H1-repressor) sünteesitakse insertsioonilise elemendi promootori operonisuunalisel orientatsioonil. 
Valk Hin määrab insertsioonilise elemendi mõlemasuunalist inversiooni. Faasis I olevad rakud toodavad 
H1-vibur antigeene, faasis II olevad rakud aga H2-viburantigeene (f agelliine).
2.1.3.2. Integronid
Integronid (ingl. integrons) on geneetiliste elementide klass, mis esineb sageli plasmiidi-
des, transposoonide koostises või nende läheduses ja teistes insertsioonilistes elementides 
(nt. bakteriofaagid). Integronid sisaldavad integraasigeeni (ingl. integrase gene) ja külg-
nevat rekombinatsioonisaiti at I (ingl. recombination site at I). Integron on võimeline 
haarama endasse näiteks antibiootikumiresistentsuse geenikasset e (ingl. antibiotic-
resistance gene casset es). Rõngasjas geenikasset viiakse lineaarseks integraasi vahendatud 
rekombinatsioonil at I-saidi ja at C-saidi (nimetatakse ka 59 bp elemendiks, mis asub 
kassetis antibiootikumiresistentsuse-geeni kõrval) vahele (jn. 13.13). Enne integratsiooni 
pole antibiootikumiresistentsuse-geenil promootorit ning ta ei avaldu. Integratsiooni järel 
saab aga antibiootikumiresistentsuse-geen avalduda saidis at I. Integraasigeeni trans-
kribeeritakse promootorilt Pint ning integreerunud antibiootikumiresistentsuse-geeni 
(geene) transkribeeritakse sama piirkonna DNA vastasahelal moodustatud tugeva vas-
tassuunalise promootori Pout 
poolt. 
Kuigi integronid on iseloomulikud antibiootikumiresistentsuse-geenidele, on neid kir-
jeldatud ka metaboolsete ja virulentsusgeenide ümberpaiknemise puhul. Integronid on ka 
kohaks, kuhu võivad liituda paljud muud geenikassetid, mõnedel juhtudel isegi rohkem kui 
100 kasset i. Selliseid integrone nimetatakse superintegronideks (ingl. super-integrons).
410Reparatsioon ja rekombinatsioon
2.1.3.3. Transpositsioon
Transposoonide (ingl. transposons) iseloomulikumaks omaduseks on nende võime lii-
kuda (transponeeruda, hüpata) doonorsaidist (ingl. donor site) märklaudsaiti (ingl.
targer site) , ilma et nende kahe saidi vahel oleks üldse homoloogiat. Bakteritel võivad 
transposoonid liikuda nii bakteriofaagide, plasmiidide kui ka kromosoomi vahel. Kuigi 
transpositsioon toimub üldjuhul suvalisse DNA piirkonda, on mõnedel elementidel (nt. 
transposoon Tn7) siiski kindlate DNA- järjestuste osas eelistusi. Transposoonidel on 
kirjeldatud kaht selgelt eristatavat rekombinatsioonimehhanismi: replikatiivne ja mit e-
replikatiivne transpositsioon. 
Replikatiivsel transpositsioonil (ingl. replicative transposition) põhjus-
tab transposooni poolt kodeeritud transposaas (ingl. transposase) plasmiidis 
(doonoris) ja märklaudsaidis (retsipiendis) nihutatult üksikahelaliste katkete teket (jn. 
int1 rg1 rg2
attI attC attC
5´ 3´
mRNA
int1
int1 rg1
rg1
rg2
attI
attI
attC
attC
attC
Integraas
Integraas
Integraas
5´ 3´
Integron
Pint
Pint
Pint
Pout
Pout
Pout
Joonis 13.13. Integronis olev resistentsusgeenide kassett. Residentne integron koosneb integraasigeenist 
(int) ja kõrvalasetsevast saidist at I. Integraasigeen transkripteeritakse enda promootorilt Pint. Teine pro-
mootor Pout on aktiivne vaid siis, kui integroni lülitub geenikassett (antud näites resistentsusgeenid rg). 
Geenikassetis on resistentsusgeen ja attC-järjestus rõngasmolekulina (nt. plasmiid). Mitmene ravimi-
resistentsus moodustub resistentsusgeenide järkjärgulise lülitumisega integroni, kus nad kõik transkribeeri-
takse ühelt promootorilt Pout.
2.1.3.3. Transpositsioon
Transposoonide (ingl. transposons) iseloomulikumaks omaduseks on nende võime lii-
kuda (transponeeruda, hüpata) doonorsaidist (ingl. donor site) märklaudsaiti (ingl.
targer site) , ilma et nende kahe saidi vahel oleks üldse homoloogiat. Bakteritel võivad 
transposoonid liikuda nii bakteriofaagide, plasmiidide kui ka kromosoomi vahel. Kuigi 
transpositsioon toimub üldjuhul suvalisse DNA piirkonda, on mõnedel elementidel (nt. 
transposoon Tn7) siiski kindlate DNA- järjestuste osas eelistusi. Transposoonidel on 
kirjeldatud kaht selgelt eristatavat rekombinatsioonimehhanismi: replikatiivne ja mit e-
replikatiivne transpositsioon. 
Replikatiivsel transpositsioonil (ingl. replicative transposition) põhjus-
tab transposooni poolt kodeeritud transposaas (ingl. transposase) plasmiidis 
(doonoris) ja märklaudsaidis (retsipiendis) nihutatult üksikahelaliste katkete teket (jn.13.14). Märklaudsaidi 5´-fosfaatots ühineb (ligeeritakse) siseneva DNA 3´-hüdroksüül-
otsaga. Lõikekohtades eralduvad DNA-ahelad ja märklaud-DNA 3´-hüdroksüülgrupp on
praimeriks transposooni ja temaga külgnevate järjestuste komplementaarse ahela sün-
teesil. Uuestisünteesitud transposooniahelad ligeeritakse järelejäänud 5´-fosfaatgruppi
kandvate DNA otstega. Moodustub kahe transposooniga ühendmolekul, mida nimeta-
takse kointegraadiks (ingl. cointegrate). Transposooni poolt sünteesitud resolvaas (ingl.
resolvase) määrab järgnevalt res-saidis (ingl. res sites) transposoonidevahelise saitspetsiif -
lise rekombinatsiooni toimumise ja transposoonita plasmiidse doonor-DNA vabanemise.
Teine transposooni koopia jääb märklaud-DNA-sse.
Mit ereplikatiivsel transpositsioonil (ingl. nonreplicative transposition) põhjustab
transposooni määratud transposaas plasmiidi inverteeritud järjestuste (IR) (ingl.
inverted repeats, IR) otstes kaksikahelaliste katkete teket ja märklaudsaidis nihutatult
üksikahelaliste katkete teket (vt. ptk. XIX). Transposooni 3´-hüdroksüül-otsad ühinevad
märklaud-DNA 5´-fosfaatotstega. Tulemusena viiakse transposoon märklaud-DNA-sse
ning järelejäänud osa plasmiidsest DNA-st degradeeritakse. Transposooni ühenduskohast
mõlemale poole jäävatele üksikahelalistele aladele sünteesitakse vastu komplementaarsed
lõigud ning see põhjustab ühenduskohtades lühikeste duplikatsioonide teket (märklaud-
saitide duplitseerumist).
412Reparatsioon ja rekombinatsioon
Kromosoomi märklaudjärjestuste 5´P-otsad ühinevad 
transposooni üksikkatkega ahela 3´-hüdroksüülotsaga
Transposaas
Transposaas
Märklaudjärjestus
Plasmiid
Transposoon
Kromosoom
Ahelad lahknevad katkemiskohtades:
märklaud-DNA 3´-OH rühmad on 
praimeriteks transposooni
komplementaarse ahela sünteesil 
Uuestisünteesitud transposooniahelad 
ligeeritakse järelejäänud 5´P-rühmadega.
Transposooni poolt kodeeritud resolvaas 
viib res-saidis läbi saitspetsiifilise
rekombinatsiooni
Plasmiidne doonor 
eraldub kromosoomsest 
kointegraadist
Replikatiivsel transpositsioonil lülitub 
transposoon kromosoomi
Plasmiidi transposoon ja kromosoomi märklaudjärjestus
eraldatakse muust DNA-st üksikahelaliste katketega
transposaasi toimel (kohad tähistatud mustade nooltega)
5´ 5´
Kointegraat
res
res
Resolvaas
Joonis 13.14. Replikatiivse transpositsiooni mehhanism.