Poškodbe DNK lahko povzročijo različni vzroki, kot so UV sevanje. To škodo nato popravijo z različnimi mehanizmi za popravilo DNA, tako da lahko nadaljnja biosinteza beljakovin, ki je potrebna za vse procese v telesu, poteka nemoteno.
Kaj je popravilo DNK?
DNA je sestavljena iz dvojne verige in se neprestano množi. Ta postopek se imenuje replikacija DNA. Med tem postopkom lahko pride do napak, ki jih je treba popraviti. Vendar je to le en razlog za morebitno poškodbo DNK. Poškodbo DNK lahko povzročijo tudi zunanji dejavniki, kot so UV sevanje. To nato vodi do mutacij, ki vplivajo na beljakovin proizvedeno. Izgubijo svojo funkcijo ali postanejo preveč aktivni, ne morejo več doseči cilja v celici ali jih celica ne more več razgraditi, ko beljakovine niso več potrebne. Obstajajo različni mehanizmi za popravilo DNK. Kateri mehanizem začne veljati, je odvisno od vrste poškodbe DNA. To je lahko popravilo enojnega ali dvovrstnega odmora, pa tudi popravilo posameznih baze. Popravilo izvaja encimi ki ponovno zložijo DNA, ko se zlomi. To so ligaze. Izmenjava baze izvajajo rekombinaze in polimeraze. DNA helikaze se uporabljajo za odvijanje DNA. Pripravljene prizadete segmente DNA pripravijo na popravilo.
Funkcija in naloga
Ko se DNA zlomi, lahko začnejo delovati različni mehanizmi za popravilo. Ti mehanizmi se imenujejo homologna ali nehomologna rekombinacija. Rekombinacija se zgodi ne le v primerih poškodbe DNA, ampak tudi med razmnoževanjem, ko pride do rekombinacije DNA obeh partnerjev in zarodkov se oblikuje. Ta rekombinacija se nato imenuje spolna rekombinacija. V homologni rekombinaciji za odprava poškodbe DNA pride do sočasne postavitve dveh podobnih homolognih verig DNA. Nato pride do seznanjanja verig DNA in med njima se zamenja določen segment DNA. Medtem se tvori tako imenovana "Holliday struktura" DNK. Ta postopek izmenjave izvajajo posebni encimi imenovane rekombinaze. Do preloma lahko pride tudi z neposrednim povezovanjem dveh koncev DNA. V tem primeru ni homolognega zaporedja, kar pomeni, da je treba zapolniti vrzel v DNA med dvema koncema, da se ustvari manjkajoče homologno območje. To se imenuje "žarjenje pramenov, odvisno od sinteze", DNK polimeraze pa dokončajo Lϋ vogale. Druga možnost popravila je, da skrajšate dva konca, dokler jih ni mogoče ponovno združiti, tako da se regije ujemajo. To se imenuje "žarjenje z enim pramenom". Posledica tega je izguba kratkih regij DNA. To popravilo izvaja sistem za popravilo nukleotidnih ekscizij. Nehomologni procesi popravljanja se izvajajo neodvisno od ujemajočih se zaporedij DNA. Tu ločimo dve glavni popravili. Nehomologni končni spoj neposredno povezuje dve dvojni verigi DNA z encimom ligazo. V primerjavi z drugimi omenjenimi postopki to popravilo ne zahteva homolognega zaporedja, ki služi kot vodilo za zagotovitev čim manj napak v DNK po popravilu. Drugo zaporedje popravljanja DNK je "končno spajanje, ki ga posreduje mikrohomologija." To vključuje brisanje in odstranjevanje regij DNA. Tudi tu se ne uporablja nobeno navodilo. To popravilo velja za zelo nagnjeno k napakam in je pogosto razlog za razvoj mutacij.
Bolezni in motnje
Popravilo okvarjene DNA povzroči različne bolezni, katerih specifičen izraz je odvisen od tega, na kateri regiji DNA in na katere gene te napake vplivajo. Ena skupina takšnih bolezni se imenuje sindrom loma kromosomov. V tem primeru Brϋche v DNK, ki so pakirani kromosomi, niso pravilno popravljeni in tudi ti Brϋche se pojavljajo pogosteje kot v običajnih primerih. Ta vrsta bolezni je dedna. Znana bolezen te skupine je Wernerjev sindrom. To je avtosomno recesivna bolezen, tj. Mutacija, ki povzroča to bolezen, se nahaja na enem od avtosomov, enem od kromosomi (razen spolnih kromosomov). Je recesiven, manj verjetno je, da bo vplival na fenotip kot prevladujoči gen mutacija. Wernerjev sindrom prizadene predvsem mezodermalno tkivo. Prizadeto osebo po puberteti se poveča staranje. Druga motnja iz kategorije sindromov prekinitev kromosomov je Louis bar sindrom. Je tudi avtosomno recesivna motnja. Pri tej bolezni obstaja veliko različnih simptomov. To je mogoče razložiti z dejstvom, da a gen je prizadet, ki prepozna poškodbe DNK z UV sevanje sodeluje pa tudi pri regulaciji popravljanja DNK. Pojavijo se nevrološke okvare, pa tudi okvara imunski sistem. Posledica tega so številne druge bolezni, kot je pljučnica. Poleg tega bolezen pigmentna kseroderma je bolezen, ki jo lahko štejemo v ta razred. To je bolezen koža. Prizadete posameznike imenujemo tudi mesečini. Geni, ki kodirajo za encimi mehanizma za popravilo DNA vplivajo napake. The koža vpliva UV-sevanje, kar vodi v razvoj kožnih tumorjev. Prizadeti posamezniki se morajo izogibati dnevni svetlobi, ki vpliva na celoten življenjski ritem.
