Poškození DNA může být způsobeno různými příčinami, jako je UV záření. Toto poškození je pak napraveno řadou mechanismů opravy DNA, aby následná biosyntéza proteinů, která je nezbytná pro všechny procesy v těle, mohla probíhat hladce.
Co je oprava DNA?
DNA se skládá z dvojitého řetězce a je neustále množena. Tento proces se nazývá replikace DNA. Během tohoto procesu může dojít k chybám, které je třeba opravit. To je však pouze jeden důvod možného poškození DNA. Poškození DNA může být také způsobeno vnějšími faktory, jako je UV záření. To pak vede k mutacím, které ovlivňují Proteinů vyrobeno. Ztratí svou funkci nebo se stanou příliš aktivními, již se nemohou dostat do cíle v buňce nebo již nemohou být buňkou degradováni, když již protein není potřebný. Existují různé mechanismy opravy DNA. Který mechanismus vstoupí v platnost, závisí na typu poškození DNA. Může to být oprava jednořetězcového zlomu nebo dvouřetězcového zlomu, stejně jako oprava jednotlivce základy. Opravu provádí enzymy které znovu sestaví DNA, když se rozbije. To jsou ligázy. Výměna základy se provádí rekombinázami a polymerázami. DNA helikázy se používají k odvíjení DNA. Připravují postižené segmenty DNA k opravě.
Funkce a úkol
Při rozbití DNA mohou vstoupit v platnost různé opravné mechanismy. Tyto mechanismy se nazývají homologní nebo nehomologní rekombinace. K rekombinaci dochází nejen v případě poškození DNA, ale také během reprodukce, kdy dochází k rekombinaci DNA od obou partnerů a embryo je vytvořen. Tato rekombinace se pak nazývá sexuální rekombinace. V homologní rekombinaci pro odstranění poškození DNA nastává juxtapozice dvou podobných, homologních řetězců DNA. Následně dojde k párování řetězců DNA a mezi dvěma řetězci je vyměněn specifický segment DNA. Mezitím se vytváří takzvaná „Hollidayova struktura“ DNA. Tento proces výměny se provádí speciálními enzymy nazývané rekombinázy. Přerušení může také nastat přímým spojením dvou konců DNA. V tomto případě neexistuje žádná homologní sekvence, což znamená, že mezera v DNA mezi dvěma konci musí být vyplněna, aby se vytvořila chybějící homologní oblast. Toto se nazývá „syntéza závislá na vlákně žíhání“ a DNA polymerázy vybočují z Lϋ rohů. Další možností opravy je zkrátit dva konce, dokud je nelze znovu spojit, aby se regiony shodovaly. Tomu se říká „žíhání s jedním vláknem“. To má za následek ztrátu krátkých oblastí DNA. Tuto opravu provádí nukleosidový excitační opravný systém. Nehomologní opravné procesy se provádějí nezávisle na shodných sekvencích DNA. Zde se rozlišují dvě hlavní opravy. Nehomologní spojování konců přímo spojuje dvě dvouřetězce DNA pomocí enzymu ligázy. Ve srovnání s ostatními zmíněnými procesy nevyžaduje tato oprava homologní sekvenci, která slouží jako vodítko k zajištění toho, aby se po opravě v DNA vyskytlo co nejméně chyb. Další sekvencí opravy DNA je „mikrohomologie zprostředkované spojování konců“. To zahrnuje deleci, odstranění oblastí DNA. I zde se nepoužívá Fϋguidance. Tato oprava je považována za vysoce náchylnou k chybám a je často důvodem pro vývoj mutací.
Nemoci a poruchy
Vadná oprava DNA produkuje řadu nemocí, jejichž specifická exprese závisí na tom, která oblast DNA a které geny jsou těmito defekty ovlivněny. Jedna skupina takových onemocnění se nazývá syndrom rozbití chromozomů. V tomto případě je Brϋche v DNA, která je zabalena chromozomy, nejsou správně opraveny a tyto Brϋche se také vyskytují častěji než v normálních případech. Tento typ onemocnění je dědičný. Známým onemocněním této skupiny je Wernerův syndrom. Jedná se o autozomálně recesivní onemocnění, tj. Mutace způsobující toto onemocnění se nachází na jednom z autosomů, jednom z chromozomy (kromě pohlavních chromozomů). Je to recesivní, je méně pravděpodobné, že bude mít účinek na fenotyp než dominantní gen mutace. Wernerův syndrom postihuje hlavně mezodermální tkáň. Po pubertě dochází ke zvýšenému stárnutí postižené osoby. Další poruchou z kategorie syndromů zlomení chromozomů je Louis bar syndrom. Je to také autozomálně recesivní porucha. U této nemoci existuje vysoký počet různých příznaků. To lze vysvětlit skutečností, že a gen je ovlivněn, který rozpozná poškození DNA pomocí UV záření a také se podílí na regulaci opravy DNA. Dochází k neurologickým vadám i zhoršení imunitní systém. To má za následek řadu dalších onemocnění, jako je pneumonie. Dále nemoc xeroderma pigmentosum je onemocnění, které lze do této třídy započítat. Je to nemoc kůže. Dotčeným jedincům se také říká děti měsíčního svitu. Geny kódující enzymy mechanismu opravy DNA jsou ovlivněny defekty. The kůže je ovlivněna UV zářením, které vede k rozvoji kožních nádorů. Postižení jedinci se musí vyhýbat dennímu světlu, které ovlivňuje celý životní rytmus.
