Popravljanje DNK
Popravljanje DNK je proces, s katerim celica prepozna in popravi poškodbe na svojih molekulah DNK.
V celicah normalne presnovne dejavnosti in okoljski dejavniki, kot sta UV svetloba in sevanje, poškodujejo DNK. Na dan se v celici zgodi do milijon molekularnih poškodb. Številne od teh poškodb povzročijo strukturne poškodbe molekule DNK in lahko spremenijo ali onemogočijo sposobnost celice za prepis prizadetega gena. Druge poškodbe povzročijo potencialno škodljive mutacije v genomu celice, ki vplivajo na preživetje njenih hčerinskih celic po delitvi. Proces popravljanja DNK mora biti nenehno aktiven, da se lahko hitro odzove na vse poškodbe v strukturi DNK.
Hitrost popravljanja DNK je odvisna od številnih dejavnikov, vključno s tipom celice, njeno starostjo in zunajceličnim okoljem. Celica, v kateri se je nabralo veliko poškodb DNK ali ki ne popravlja več učinkovito poškodb, lahko preide v eno od treh stanj:
Poškodbe DNK, ki imajo za posledico več poškodovanih kromosomov.
Popravilo DNK
Hitrost popravljanja DNK je odvisna od številnih dejavnikov, vključno s tipom celice, njeno starostjo in zunajceličnim okoljem. Izkazalo se je, da so številni geni, za katere se je sprva izkazalo, da vplivajo na življenjsko dobo, vključeni v popravljanje in zaščito pred poškodbami DNK.
Poškodbe in mutacije
Poškodbe DNK in mutacije se bistveno razlikujejo.
- Poškodbe so fizične nepravilnosti v DNK, kot so enoverižni in dvoverižni prelomi. Poškodbe DNK lahko prepoznajo encimi, zato jih je mogoče popraviti. Za popravilo je potrebno nepoškodovano zaporedje v komplementarni verigi DNK ali v homolognem kromosomu. Če celica zadrži poškodbe DNK, je lahko preprečena transkripcija gena in s tem tudi prevajanje v beljakovino. Blokirana je lahko tudi replikacija ali pa celica umre.
- Mutacija je sprememba zaporedja baz DNK. Encimi ne morejo prepoznati mutacije, ko je sprememba baze prisotna v obeh verigah DNK, zato mutacije ni mogoče popraviti. Na celični ravni lahko mutacije povzročijo spremembe v delovanju in regulaciji beljakovin. Mutacije se razmnožujejo, ko se celica razmnožuje. V populaciji celic se bo pogostost mutantnih celic povečala ali zmanjšala glede na učinke mutacije na sposobnost celice, da preživi in se razmnožuje.
Čeprav se poškodbe DNK in mutacije med seboj razlikujejo, so povezane, saj poškodbe DNK pogosto povzročijo napake pri sintezi DNK med replikacijo ali popravljanjem; te napake so glavni vir mutacij. Poškodbe DNK v pogosto deljočih se celicah so zaradi nastanka mutacij pomemben vzrok za nastanek raka. Nasprotno pa so poškodbe DNK v celicah, ki se redko delijo, verjetno pomemben vzrok staranja.
Nobelova nagrada za raziskave 2015
Nobelovo nagrado za kemijo za leto 2015 so prejeli trije znanstveniki, ki so odkrili del zgodbe o popravljanju DNK.
- Tomas Lindahl FRS, Šved, ki dela v Združenem kraljestvu, je odkril mehanizem, imenovan popravljanje ekscizije baz. Ta preprečuje razgradnjo DNK.
- Aziz Sancar, profesor na Univerzi v Severni Karolini turškega rodu, je odkril drugačno popravljanje DNK, imenovano popravljanje z izrezovanjem nukleotidov.
- Američan Paul Modrich z univerze Duke v Severni Karolini je pokazal, kako celice popravijo napake v DNK, ki se pojavijo pri delitvi celic. Ta mehanizem, imenovan popravljanje neskladij, povzroči 1000-kratno zmanjšanje pogostosti napak pri replikaciji DNK.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je popravljanje DNK?
O: Popravljanje DNK je proces, s katerim celica prepozna in popravi poškodbe na svojih molekulah DNK, ki jih povzročijo običajne presnovne dejavnosti in okoljski dejavniki, kot sta UV svetloba in sevanje.
V: Koliko molekularnih poškodb se lahko pojavi na celico na dan?
O: Na dan se v celici zgodi do milijon molekularnih poškodb.
V: Kaj lahko povzročijo strukturne poškodbe molekule DNK?
O: Strukturne poškodbe molekule DNK lahko spremenijo ali odpravijo sposobnost celice, da prepiše prizadeti gen.
V: Na kaj lahko vplivajo potencialno škodljive mutacije, ki jih povzročijo poškodbe DNA?
O: Potencialno škodljive mutacije, ki jih povzročijo poškodbe DNK, lahko vplivajo na preživetje hčerinskih celic po delitvi celice.
V: Zakaj mora biti proces popravljanja DNK stalno aktiven?
O: Proces popravljanja DNK mora biti stalno dejaven, da se lahko hitro odzove na vse poškodbe v strukturi DNK.
V: Kateri dejavniki lahko vplivajo na hitrost popravljanja DNK?
O: Na hitrost popravljanja DNK lahko vplivajo številni dejavniki, vključno s tipom celice, starostjo celice in zunajceličnim okoljem.
V: Kaj se lahko zgodi s celico, v kateri se je nakopičilo veliko poškodb DNK ali celico, ki ne popravlja več učinkovito poškodb?
O: Celica, ki je nakopičila veliko poškodb DNK ali celica, ki poškodb ne popravlja več učinkovito, lahko preide v eno od treh stanj.
