ДНК корекция
Възстановяване на ДНК означава процесите, при които клетката идентифицира и коригира уврежданията на своите ДНК молекули.
В клетките нормалните метаболитни дейности и факторите на околната среда, като ултравиолетовата светлина и радиацията, увреждат ДНК. На ден в една клетка се наблюдават до един милион молекулярни увреждания. Много от тези лезии причиняват структурни увреждания на молекулата на ДНК и могат да променят или премахнат способността на клетката да транскрибира засегнатия ген. Други поражения предизвикват потенциално вредни мутации в генома на клетката, които влияят върху оцеляването на дъщерните ѝ клетки след нейното разделяне. Процесът на възстановяване на ДНК трябва да бъде постоянно активен, за да може да реагира бързо на всяко увреждане в структурата на ДНК.
Скоростта на възстановяване на ДНК зависи от много фактори, включително от типа на клетката, нейната възраст и извънклетъчната среда. Клетка, която е натрупала много ДНК повреди или която вече не възстановява ефективно повредите, може да навлезе в едно от трите състояния:
Увреждане на ДНК, което води до множество нарушени хромозоми
Възстановяване на ДНК
Скоростта на възстановяване на ДНК зависи от много фактори, включително от типа на клетката, нейната възраст и извънклетъчната среда. Много гени, за които първоначално беше доказано, че влияят върху продължителността на живота, се оказаха включени в поправката и защитата на ДНК повредите.
Увреждане и мутация
Уврежданията на ДНК и мутациите са коренно различни.
- Уврежданията са физически аномалии в ДНК, като например прекъсвания на единични и двойни нишки. Уврежданията на ДНК могат да бъдат разпознати от ензими и така да бъдат поправени. За възстановяването е необходима неповредената последователност в комплементарната верига на ДНК или в хомоложна хромозома. Ако клетката запази ДНК увреждането, транскрипцията на даден ген може да бъде предотвратена, а по този начин ще бъде блокирана и транслацията в протеин. Репликацията също може да бъде блокирана или клетката да умре.
- Мутацията е промяна в последователността на основите на ДНК. Мутацията не може да бъде разпозната от ензимите, след като промяната в базата е налице и в двете вериги на ДНК, така че мутацията не може да бъде поправена. На клетъчно ниво мутациите могат да предизвикат промени във функцията и регулацията на протеините. Мутациите се възпроизвеждат при репликацията на клетката. В популация от клетки мутиралите клетки ще се увеличават или намаляват по честота в зависимост от въздействието на мутацията върху способността на клетката да оцелява и да се възпроизвежда.
Въпреки че се различават едно от друго, уврежданията на ДНК и мутациите са свързани, тъй като уврежданията на ДНК често причиняват грешки в синтеза на ДНК по време на репликацията или поправката; тези грешки са основен източник на мутации. Уврежданията на ДНК в често делящи се клетки, тъй като водят до мутации, са важна причина за появата на рак. За разлика от тях уврежданията на ДНК в рядко делящите се клетки вероятно са важна причина за стареенето.
Нобелова награда за научни изследвания за 2015 г.
Нобеловата награда за химия за 2015 г. беше присъдена на трима учени, всеки от които е открил част от историята на възстановяването на ДНК.
- Томас Линдал, FRS, който е швед и работи в Обединеното кралство, открива механизъм, наречен поправка на ексцизия на базата. Той противодейства на разграждането на ДНК.
- Роденият в Турция Азиз Санкар, професор в Университета на Северна Каролина, открива различна поправка на ДНК, наречена поправка на нуклеотидната ексцизия.
- Американецът Пол Модрич от университета "Дюк" в Северна Каролина показва как клетките поправят грешки в ДНК, които се появяват при клетъчното делене. Този механизъм, наречен поправка на несъответствия, води до 1000 пъти намаляване на честотата на грешките при репликация на ДНК.
Въпроси и отговори
Въпрос: Какво представлява възстановяването на ДНК?
О: Възстановяването на ДНК е процес, при който клетката идентифицира и коригира уврежданията на своите ДНК молекули, причинени от нормални метаболитни дейности и фактори на околната среда, като ултравиолетова светлина и радиация.
В: Колко молекулярни увреждания могат да възникнат в една клетка на ден?
О.: На ден в една клетка има до един милион молекулярни увреждания.
В: Какво може да причини структурното увреждане на молекулата на ДНК?
О: Структурните увреждания на молекулата на ДНК могат да променят или премахнат способността на клетката да транскрибира засегнатия ген.
В: Какво могат да засегнат потенциално вредните мутации, предизвикани от ДНК лезиите?
О: Потенциално вредните мутации, предизвикани от ДНК лезии, могат да повлияят на оцеляването на дъщерните клетки на клетката след нейното разделяне.
В: Защо процесът на възстановяване на ДНК трябва да бъде постоянно активен?
О: Процесът на възстановяване на ДНК трябва да бъде постоянно активен, за да може да реагира бързо на всяко увреждане в структурата на ДНК.
В: Кои фактори могат да повлияят на скоростта на възстановяване на ДНК?
О: Много фактори могат да повлияят на скоростта на възстановяване на ДНК, включително типът на клетката, възрастта на клетката и извънклетъчната среда.
Въпрос: Какво може да се случи с клетка, която е натрупала много ДНК увреждания, или с такава, която вече не възстановява ефективно уврежданията?
О: Клетка, която е натрупала много ДНК увреждания или която вече не възстановява ефективно уврежданията, може да навлезе в едно от трите състояния.
