Oprava DNA
Oprava DNA znamená procesy, ktorými bunka identifikuje a opravuje poškodenie svojich molekúl DNA.
V bunkách poškodzujú DNA bežné metabolické činnosti a faktory prostredia, ako je UV žiarenie a radiácia. Na jednu bunku pripadá až milión molekulárnych poškodení za deň. Mnohé z týchto lézií spôsobujú štrukturálne poškodenie molekuly DNA a môžu zmeniť alebo vylúčiť schopnosť bunky prepisovať postihnutý gén. Iné poškodenia vyvolávajú potenciálne škodlivé mutácie v genóme bunky, ktoré ovplyvňujú prežitie jej dcérskych buniek po rozdelení. Proces opravy DNA musí byť neustále aktívny, aby mohol rýchlo reagovať na akékoľvek poškodenie štruktúry DNA.
Rýchlosť opravy DNA závisí od mnohých faktorov vrátane typu bunky, jej veku a mimobunkového prostredia. Bunka, v ktorej sa nahromadilo veľa poškodení DNA alebo ktorá už účinne neopravuje poškodenia, sa môže dostať do jedného z troch stavov:
Poškodenie DNA, ktoré vedie k viacnásobnému poškodeniu chromozómov
Oprava DNA
Rýchlosť opravy DNA závisí od mnohých faktorov vrátane typu bunky, jej veku a mimobunkového prostredia. Ukázalo sa, že mnohé gény, ktoré pôvodne ovplyvňovali dĺžku života, sa podieľajú na oprave a ochrane poškodenej DNA.
Poškodenie a mutácia
Poškodenie DNA a mutácia sa zásadne líšia.
- Poškodenia sú fyzické abnormality v DNA, ako napríklad jedno- a dvojvláknové zlomy. Poškodenia DNA môžu byť rozpoznané enzýmami, a tak môžu byť opravené. Na opravu je potrebná nepoškodená sekvencia v komplementárnom vlákne DNA alebo v homologickom chromozóme. Ak bunka zachová poškodenie DNA, môže sa zabrániť transkripcii génu, a tým sa zablokuje aj translácia do proteínu. Môže sa zablokovať aj replikácia alebo bunka môže odumrieť.
- Mutácia je zmena v sekvencii báz DNA. Mutáciu nemôžu enzýmy rozpoznať, keď je zmena bázy prítomná v oboch vláknach DNA, takže mutáciu nemožno opraviť. Na bunkovej úrovni môžu mutácie spôsobiť zmeny vo funkcii a regulácii proteínov. Mutácie sa replikujú pri replikácii bunky. V populácii buniek sa frekvencia mutovaných buniek zvýši alebo zníži podľa účinkov mutácie na schopnosť bunky prežiť a rozmnožovať sa.
Hoci sa poškodenia DNA od seba líšia, poškodenia DNA a mutácie spolu súvisia, pretože poškodenia DNA často spôsobujú chyby syntézy DNA počas replikácie alebo opravy; tieto chyby sú hlavným zdrojom mutácií. Poškodenia DNA v často sa deliacich bunkách, pretože vedú k mutáciám, sú významnou príčinou rakoviny. Naopak, poškodenia DNA v zriedkavo sa deliacich bunkách sú pravdepodobne významnou príčinou starnutia.
Nobelova cena za výskum 2015
Nobelovu cenu za chémiu za rok 2015 získali traja vedci, z ktorých každý objavil časť príbehu opravy DNA.
- Tomas Lindahl FRS, Švéd, ktorý pôsobí vo Veľkej Británii, objavil mechanizmus nazývaný oprava excízie bázy. Ten pôsobí proti degradácii DNA.
- Profesor tureckého pôvodu Aziz Sancar z Univerzity v Severnej Karolíne objavil inú opravu DNA, ktorá sa nazýva oprava excízie nukleotidov.
- Američan Paul Modrich z Duke University v Severnej Karolíne ukázal, ako bunky opravujú chyby DNA, ktoré sa vyskytujú pri delení buniek. Tento mechanizmus, nazývaný mismatch repair, vedie k 1 000-násobnému zníženiu frekvencie chýb pri replikácii DNA.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je oprava DNA?
Odpoveď: Oprava DNA je proces, pri ktorom bunka identifikuje a opravuje poškodenie svojich molekúl DNA spôsobené bežnými metabolickými činnosťami a faktormi prostredia, ako je UV žiarenie a radiácia.
Otázka: Koľko molekulárnych poškodení sa môže vyskytnúť v jednej bunke za deň?
Odpoveď: Na jednu bunku pripadá až milión molekulárnych poškodení denne.
Otázka: Čo môže spôsobiť štrukturálne poškodenie molekuly DNA?
Odpoveď: Štrukturálne poškodenie molekuly DNA môže zmeniť alebo vylúčiť schopnosť bunky prepisovať postihnutý gén.
Otázka: Čo môžu potenciálne škodlivé mutácie vyvolané poškodením DNA ovplyvniť?
Odpoveď: Potenciálne škodlivé mutácie vyvolané poškodením DNA môžu ovplyvniť prežitie dcérskych buniek bunky po jej rozdelení.
Otázka: Prečo musí byť proces opravy DNA neustále aktívny?
Odpoveď: Proces opravy DNA musí byť neustále aktívny, aby mohol rýchlo reagovať na akékoľvek poškodenie štruktúry DNA.
Otázka: Aké faktory môžu ovplyvniť rýchlosť opravy DNA?
Odpoveď: Rýchlosť opravy DNA môže ovplyvniť mnoho faktorov vrátane typu bunky, veku bunky a mimobunkového prostredia.
Otázka: Čo sa môže stať s bunkou, ktorá nahromadila veľa poškodení DNA alebo ktorá už účinne neopravuje poškodenia?
Odpoveď: Bunka, ktorá nahromadila veľa poškodení DNA alebo ktorá už účinne neopravuje poškodenia, sa môže dostať do jedného z troch stavov.
