Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия

Аннотация. Разрывы, возникающие в ДНК и нарушающие её целостность, являются серьёзной угрозой для жизни клетки. Для их восстановления в клетке существует специальная система репарации, включающая в себя множество различных ферментов. Однако точные механизмы этого процесса в настоящее время до сих пор остаются неясными. В данной статье мы рассмотрели одноцепочечные разрывы ДНК, опираясь на уравнение Михаэлиса – Ментен и используя квазиравновесное приближение. Была разработана схема взаимодействия участников системы репарации, и для её проверки построена вычислительная модель в программном обеспечении COPASI. В результате работы была получена кинетика восстановления ДНК, а также были аппроксимированы известные экспериментальные данные. Мы показали, что в логарифмической шкале график зависимости концентрации полностью восстановленной ДНК от времени близок к сигмоиде. Было также показано, что ферментативная реакция полимеразы является ограничивающим фактором для скорости восстановления ДНК, а скорость работы LIG3α ограничена скоростью работы предшествующих ей ферментов. Являясь регулирующим звеном системы репарации ДНК, полимераза оказывает управляющее влияние на поведение модели. В свою очередь, кинетические параметры для ферментов PARP1, PNKP и LIG3α должны обеспечивать скорости ферментативных реакций большие, чем скорость работы полимеразы.  

Ключевые слова: репарация ДНК, кинетика Михаэлиса – Ментен, одноцепочечный разрыв, эксцизионная репарация, полимераза, моделирование.