Poškodenie DNA môže byť spôsobené rôznymi príčinami ako napr UV žiarenie. Toto poškodenie je potom napravené rôznymi mechanizmami opravy DNA, aby následná biosyntéza bielkovín, ktorá je nevyhnutná pre všetky procesy v tele, mohla prebiehať hladko.
Čo je oprava DNA?
DNA sa skladá z dvojitého reťazca a neustále sa množí. Tento proces sa nazýva replikácia DNA. Počas tohto procesu sa môžu vyskytnúť chyby, ktoré je potrebné opraviť. To je však iba jeden dôvod možného poškodenia DNA. Poškodenie DNA môžu byť tiež spôsobené vonkajšími faktormi ako napr UV žiarenie. To potom vedie k mutáciám, ktoré ovplyvňujú proteíny vyrobené. Stratia svoju funkciu alebo sú príliš aktívni, nemôžu sa ďalej dostať do svojho cieľa v bunke alebo ich bunka už nemôže degradovať, keď už proteín nie je potrebný. Existujú rôzne mechanizmy opravy DNA. Aký mechanizmus nadobudne účinnosť, závisí od typu poškodenia DNA. Môže to byť oprava zlomenia jedného vlákna alebo zlomenia dvojvlákna, ako aj oprava jednotlivca základy. Opravu vykonáva enzýmy ktoré po zlomení znovu zostavia DNA. Toto sú ligázy. Výmena základy sa uskutočňuje rekombinázami a polymerázami. Na odvíjanie DNA sa používajú DNA helikázy. Pripravujú postihnuté segmenty DNA na opravu.
Funkcia a úloha
Pri rozbití DNA môžu vstúpiť do platnosti rôzne opravné mechanizmy. Tieto mechanizmy sa nazývajú homológna alebo nehomológna rekombinácia. K rekombinácii nedochádza iba v prípade poškodenia DNA, ale aj počas reprodukcie, keď dôjde k rekombinácii DNA od oboch partnerov a embryo je tvorený. Táto rekombinácia sa potom nazýva sexuálna rekombinácia. V homológnej rekombinácii pre eliminácia poškodenia DNA nastáva juxtapozícia dvoch podobných, homológnych reťazcov DNA. Následne dôjde k párovaniu reťazcov DNA a medzi týmito dvoma reťazcami sa vymení špecifický segment DNA. Medzitým sa vytvára takzvaná „Hollidayova štruktúra“ DNA. Tento proces výmeny sa vykonáva špeciálnym enzýmy nazývané rekombinázy. Zlom môže nastať aj priamym spojením dvoch koncov DNA. V tomto prípade neexistuje žiadna homológna sekvencia, čo znamená, že musí byť vyplnená medzera v DNA medzi dvoma koncami, aby sa vytvorila chýbajúca homológna oblasť. Toto sa nazýva „syntetické vlákno závislé od žíhania“ a DNA polymerázy vychádzajú z rohov Lϋ. Ďalšou možnosťou opravy je skrátenie dvoch koncov, kým sa nebudú dať znova spojiť, aby sa regióny zhodovali. Toto sa nazýva „jednovláknové žíhanie“. To má za následok stratu krátkych oblastí DNA. Túto opravu vykonáva systém na opravu excízie nukleotidov. Nehomológne opravné procesy sa uskutočňujú nezávisle od zodpovedajúcich sekvencií DNA. Tu sa rozlišujú dve hlavné opravy. Nehomológny koniec spájajúci priamo spája dva dvojvlákny DNA pomocou enzýmu ligáza. V porovnaní s ostatnými spomenutými procesmi nevyžaduje táto oprava homológnu sekvenciu, ktorá slúži ako pomôcka na zabezpečenie toho, aby sa po oprave v DNA vyskytlo čo najmenej chýb. Ďalšou sekvenciou opravy DNA je „mikrohomológia sprostredkovaná koncová spojka“. To zahŕňa deléciu a odstránenie oblastí DNA. Ani tu sa nepoužíva Fϋguidance. Táto oprava je považovaná za vysoko náchylnú na chyby a je často dôvodom vývoja mutácií.
Choroby a poruchy
Porucha opravy DNA produkuje rôzne choroby, ktorých špecifická expresia závisí od toho, ktorá oblasť DNA a ktoré gény sú týmito defektmi ovplyvnené. Jedna skupina takýchto chorôb sa nazýva syndróm rozbitia chromozómov. V tomto prípade je Brϋche v DNA, ktorá je zabalená v chromozómy, nie sú opravené správne a tieto Brϋche sa tiež vyskytujú častejšie ako v bežných prípadoch. Tento typ ochorenia je dedičný. Známym ochorením tejto skupiny je Wernerov syndróm. Toto je autozomálne recesívne ochorenie, tj. Mutácia spôsobujúca toto ochorenie sa nachádza na jednom z autozómov, jednom z chromozómy (okrem pohlavných chromozómov). Je to recesívne, je menej pravdepodobné, že bude mať vplyv na fenotyp, ako dominantné gen mutácia. Wernerov syndróm postihuje hlavne mezodermálne tkanivo. Po puberte dochádza k zvýšenému starnutiu postihnutej osoby. Ďalšou poruchou z kategórie syndrómov zlomov chromozómov je Louis bar syndrómom. Je to tiež autozomálna recesívna porucha. U tohto ochorenia existuje vysoký počet rôznych príznakov. Možno ich vysvetliť skutočnosťou, že a gen je ovplyvnená, ktorá rozpoznáva poškodenie DNA pomocou UV žiarenie a podieľa sa tiež na regulácii opravy DNA. Vyskytujú sa neurologické chyby, rovnako ako poškodenie imunitný systém. To má za následok množstvo ďalších chorôb ako napr pneumónia. Ďalej choroba xeroderma pigmentosum je choroba, ktorú je možné zaradiť do tejto triedy. Je to choroba koža. Postihnutým jedincom sa hovorí aj deti mesačného svitu. Gény kódujúce enzýmy mechanizmu opravy DNA sú ovplyvnené chybami. The koža je ovplyvnená UV žiarením, ktoré vedie k rozvoju kožných nádorov. Postihnutí jedinci sa musia vyhýbať dennému svetlu, ktoré ovplyvňuje celý rytmus života.
