SOS-systemet er et bakterielt forsvarssystem, der aktiveres som reaktion på alvorlig DNA- skade eller hæmning af replikation og lancerer en kompleks kæde af forsvarsreaktioner, herunder ekspressionen af mange gener forbundet med reparation . Fysiologiske ændringer i cellen under påvirkning af SOS-systemet kaldes SOS-responsen. RecA -proteinet spiller en nøglerolle i at udløse SOS-systemet . Det aktiverer selvspaltning af LexA proteinet , som under normale forhold undertrykker ekspressionen af generne i SOS-systemet [1] .
SOS-systemet blev opdaget og navngivet i 1975 af Miroslav Radman i E. coli ( Escherichia coli ) [2] .
SOS-systemet aktiveres som reaktion på DNA-skader forårsaget af UV-stråling eller virkningen af kemiske midler, såvel som ved undertrykkelse af replikation og under påvirkning af visse lægemidler [1] .
SOS-responset består i at forbedre arbejdet med reparationsveje ved at inducere ekspressionen af proteiner involveret i udskæringsreparation eller rekombinationel reparation. Under betingelserne for SOS-responset undertrykkes celledeling ; desuden kan lysogene profager aktiveres [1] .
Allerede i begyndelsen af SOS-responset aktiveres RecA-proteinet som reaktion på en negativ virkning. Signalet, der udløser aktivering, kan være et lille molekyle , der frigives fra DNA, når det beskadiges, eller en speciel rumlig struktur, der dannes i beskadiget DNA. RecA-aktivering under in vitro -betingelser kræver enkeltstrenget DNA og ATP . SOS-responset udløses meget hurtigt, kun få minutter efter at RecA er aktiveret. Under påvirkning af RecA spaltes LexA-proteinet, en stabil repressor af mange operoner . LexA har en latent proteaseaktivitet , og under påvirkning af aktiveret RecA spaltes det autokatalytisk , på grund af hvilket alle de operoner, det undertrykker, aktiveres. Mange gener, der normalt undertrykkes af LexA, koder for proteiner involveret i reparation. Nogle proteiner udtrykkes på et lavt niveau og under normale forhold, men når LexA ødelægges, øges deres ekspression dramatisk. For eksempel har urvB -genet , hvis produkt er involveret i udskæringsreparation, to promotorer , en uafhængig af LexA og den anden kontrolleret af LexA. Under normale forhold virker kun én promotor, men når LexA spaltes fungerer begge, hvilket øger niveauet af proteinproduktet [3] .
LexA binder i sine mål den såkaldte SOS-boks, en 20- bp region, der indeholder en konsensus på otte absolut konserverede positioner. Som regel er SOS-boksen inkluderet i promotoren. LexA undertrykker også recA -genet og dets eget gen; derfor syntetiseres begge proteiner aktivt under betingelserne for SOS-responset. Niveauet af RecA kan stige op til 50 gange, og ved sådanne koncentrationer begynder RecA selv at deltage i udskæringsreparationen. Samtidig fortsætter RecA med at inducere LexA-selvspaltning, hvilket forhindrer den i at fungere som en repressor under SOS-responsen [4] .
Hvis den negative virkning forsvinder, vender cellen hurtigt tilbage til sin normale tilstand. I fravær af den traumatiske faktor kan RecA-proteinet ikke længere destabilisere LexA, og LexA begynder at nedregulere ekspressionen af dets målgener [5] .
RecA udløser spaltningen af ikke kun LexA, men også UmuD proteinet , som dermed aktiveres, og dermed aktiveres det fejltilbøjelige reparationssystem. Ifølge den mest almindelige model binder UmuD 2 UmuC-komplekset til RecA nær skadestedet. Dernæst skærer RecA UmuD til dannelse af UmuD', som aktiverer komplekset, og derefter syntetiserer UmuD' 2 UmuC-komplekset, kendt som DNA-polymerase V , et DNA-fragment over det beskadigede område, mens det tillader betydeligt flere fejl end konventionel DNA-polymerase [6] .
Under påvirkning af RecA spaltes repressorproteiner fra mange lysogene profager, for eksempel profag λ . Denne reaktion er ikke en del af SOS-responsen, men tjener som et signal for virussen om værtscellens nød, derfor skifter fagen, for ikke at dø sammen med den, til den lytiske cyklus for hurtig reproduktion [6] .
Det har vist sig, at SOS-systemet kan spille en stor rolle i fremkomsten af mutationer , der forårsager resistens over for visse antibiotika [7] . En stigning i hyppigheden af mutationer under SOS-responset er forårsaget af det faktum, at beskadigede områder under det genoprettes af fejltilbøjelige DNA-polymeraser [7] .
| DNA reparation | |
|---|---|
| Udskæringsreparation |
|
| Andre former for erstatning |
|
| Andre proteiner |
|
| Regulering |
|