Systém SOS je bakteriální obranný systém , který se aktivuje v reakci na vážné poškození DNA nebo inhibici replikace a spouští složitý řetězec obranných reakcí, včetně exprese mnoha genů spojených s opravou . Fyziologické změny v buňce působením SOS systému se nazývají SOS reakce. Protein RecA hraje klíčovou roli při spouštění systému SOS . Aktivuje samoštěpení proteinu LexA , který za normálních podmínek potlačuje expresi genů systému SOS [1] .
Systém SOS objevil a pojmenoval v roce 1975 Miroslav Radman u E. coli ( Escherichia coli ) [2] .
Systém SOS se aktivuje v reakci na poškození DNA způsobené UV zářením nebo působením chemických látek, dále při potlačení replikace a pod vlivem některých léků [1] .
Odpověď SOS spočívá ve zvýšení práce opravných drah indukcí exprese proteinů zapojených do opravy excize nebo rekombinantní opravy. V podmínkách SOS odpovědi je potlačeno buněčné dělení , navíc lze aktivovat lyzogenní profágy [1] .
Na samém začátku reakce SOS se aktivuje protein RecA v reakci na nepříznivý účinek. Signálem, který spouští aktivaci, může být malá molekula , která se při poškození uvolní z DNA, nebo speciální prostorová struktura, která se tvoří v poškozené DNA. Aktivace RecA za podmínek in vitro vyžaduje jednovláknovou DNA a ATP . Odpověď SOS se spustí velmi rychle, jen několik minut po aktivaci RecA. Působením RecA se štěpí protein LexA, stabilní represor mnoha operonů . LexA má latentní proteázovou aktivitu a působením aktivovaného RecA dochází k jeho autokatalytickému štěpení, díky čemuž jsou aktivovány všechny operony, které potlačuje. Mnoho genů, které jsou normálně potlačeny LexA, kóduje proteiny zapojené do opravy. Některé proteiny jsou exprimovány na nízké úrovni a za normálních podmínek, ale když je LexA zničena, jejich exprese se dramaticky zvýší. Například gen urvB , jehož produkt se účastní opravy excize, má dva promotory , jeden nezávislý na LexA a druhý řízený LexA. Za normálních podmínek funguje pouze jeden promotor, ale při štěpení LexA fungují oba, což zvyšuje hladinu proteinového produktu [3] .
LexA váže ve svých cílech tzv. SOS-box, 20- bp oblast obsahující konsensus osmi absolutně konzervovaných pozic. SOS box je zpravidla součástí promotéra. LexA také potlačuje gen recA a svůj vlastní gen, proto jsou v podmínkách SOS odpovědi oba proteiny aktivně syntetizovány . Hladina RecA může stoupnout až 50krát a při takových koncentracích se RecA začne sám podílet na opravě excize. Současně RecA pokračuje v indukci samoštěpení LexA, což mu brání fungovat jako represor během reakce SOS [4] .
Pokud nepříznivý účinek pomine, pak se buňka rychle vrátí do svého normálního stavu. V nepřítomnosti traumatického faktoru již protein RecA nemůže destabilizovat LexA a LexA začne snižovat expresi svých cílových genů [5] .
RecA spouští štěpení nejen LexA, ale také proteinu UmuD , který se tak aktivuje a spolu s ním se aktivuje systém oprav náchylný k chybám. Podle nejběžnějšího modelu se komplex UmuD 2 UmuC váže na RecA v blízkosti místa poranění. Dále RecA štěpí UmuD za vzniku UmuD', který aktivuje komplex, a poté komplex UmuD' 2 UmuC, známý jako DNA polymeráza V , syntetizuje fragment DNA nad poškozenou oblastí, přičemž umožňuje podstatně více chyb než konvenční DNA-polymeráza [6] .
Působením RecA se štěpí represorové proteiny mnoha lysogenních profágů, například profág λ . Tato reakce není součástí SOS reakce, ale slouží jako signál viru o distresu hostitelské buňky, proto, aby spolu s ní nezemřel, přejde fág do lytického cyklu pro rychlou reprodukci [6] .
Ukázalo se, že SOS systém může hrát hlavní roli při vzniku mutací způsobujících rezistenci na některá antibiotika [7] . Zvýšení frekvence mutací při SOS odpovědi je způsobeno tím, že při ní dochází k obnově poškozených oblastí DNA polymerázami náchylnými k chybám [7] .
| oprava DNA | |
|---|---|
| Excizní oprava |
|
| Jiné druhy oprav |
|
| Jiné proteiny |
|
| Nařízení |
|