DNS-javítás
A DNS-javítás azokat a folyamatokat jelenti, amelyek során a sejt azonosítja és kijavítja a DNS-molekulák károsodását.
A sejtekben a normál anyagcsere-tevékenységek és a környezeti tényezők, például az UV-fény és a sugárzás károsítják a DNS-t. Egy sejtben naponta akár egymillió molekuláris károsodás is előfordulhat. Ezen elváltozások közül sok a DNS-molekula szerkezeti károsodását okozza, és megváltoztathatja vagy megszüntetheti a sejt azon képességét, hogy átírja az érintett gént. Más elváltozások potenciálisan káros mutációkat idéznek elő a sejt genomjában, amelyek az osztódás után befolyásolják a sejt leánysejtjeinek túlélését. A DNS-javító folyamatnak folyamatosan aktívnak kell lennie, hogy gyorsan tudjon reagálni a DNS szerkezetében keletkezett károsodásokra.
A DNS-javítás sebessége számos tényezőtől függ, többek között a sejttípustól, a sejt korától és az extracelluláris környezettől. A sok DNS-károsodást felhalmozott sejt, vagy az a sejt, amely már nem javítja hatékonyan a károsodásokat, három állapot egyikébe kerülhet:
DNS-károsodás, amely többszörösen törött kromoszómákat eredményez
DNS-javítás
A DNS-javítás sebessége számos tényezőtől függ, többek között a sejttípustól, a sejt korától és az extracelluláris környezettől. Számos génről, amelyről eredetileg kimutatták, hogy befolyásolja az élettartamot, kiderült, hogy a DNS-károsodások javításában és védelmében vesz részt.
Károsodás és mutáció
A DNS-károsodás és a mutáció alapvetően különbözik egymástól.
- A károsodások a DNS fizikai rendellenességei, például az egy- és kétszálas törések. A DNS-károsodások enzimek által felismerhetők, és így javíthatók. A javításhoz a komplementer DNS-szálban vagy egy homológ kromoszómában lévő, nem sérült szekvenciára van szükség. Ha egy sejtben megmarad a DNS-károsodás, akkor egy gén átírása megakadályozható, és így a fehérjévé történő transzláció is gátolva lesz. A replikáció is blokkolódhat, vagy a sejt elpusztulhat.
- A mutáció a DNS bázissorrendjének megváltozása. A mutációt az enzimek nem tudják felismerni, ha a bázisváltozás mindkét DNS-szálon jelen van, így a mutáció nem javítható. Sejtszinten a mutációk változásokat okozhatnak a fehérjék működésében és szabályozásában. A mutációk a sejt replikációjakor replikálódnak. Egy sejtpopulációban a mutáns sejtek gyakorisága a mutációnak a sejt túlélési és szaporodási képességére gyakorolt hatásának megfelelően nő vagy csökken.
A DNS-károsodások és a mutációk, bár különböznek egymástól, mégis összefüggnek, mivel a DNS-károsodások gyakran okoznak hibákat a DNS-szintézisben a replikáció vagy a javítás során; ezek a hibák a mutáció egyik fő forrása. A gyakran osztódó sejtek DNS-károsodásai, mivel mutációkat eredményeznek, a rák egyik kiemelkedő okai. Ezzel szemben a ritkán osztódó sejtek DNS-károsodásai valószínűleg az öregedés egyik fő oka.
2015 Nobel-díjas kutatás
A 2015-ös kémiai Nobel-díjat három tudós kapta, akik mindhárman felfedezték a DNS-javítás történetének egy-egy részét.
- A svéd Tomas Lindahl FRS, aki az Egyesült Királyságban dolgozik, felfedezte a bázis-kivágási javításnak nevezett mechanizmust. Ez ellensúlyozza a DNS lebomlását.
- A török származású Aziz Sancar, az Észak-Karolinai Egyetem professzora egy másik DNS-javítást talált, amelyet nukleotid-kivágási javításnak neveznek.
- Az amerikai Paul Modrich az észak-karolinai Duke Egyetemen megmutatta, hogyan javítják ki a sejtek a sejtosztódás során előforduló DNS-hibákat. Ez a hibajavításnak nevezett mechanizmus a DNS replikációjakor a hibák gyakoriságának 1000-szeres csökkenését eredményezi.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a DNS-javítás?
V: A DNS-javítás az a folyamat, amelynek során a sejt azonosítja és kijavítja a DNS-molekuláin a normál anyagcsere-tevékenységek és környezeti tényezők, például az UV-fény és a sugárzás által okozott károsodásokat.
K: Hány molekuláris károsodás fordulhat elő egy sejtben naponta?
V: Egy sejtben naponta akár egymillió molekuláris károsodás is előfordulhat.
K: Mit okozhat a DNS-molekula szerkezeti károsodása?
V: A DNS-molekula szerkezeti károsodása megváltoztathatja vagy megszüntetheti a sejt azon képességét, hogy átírja az érintett gént.
K: Mit befolyásolhatnak a DNS-léziók által kiváltott potenciálisan káros mutációk?
V: A DNS-léziók által indukált potenciálisan káros mutációk befolyásolhatják a sejt leánysejtjeinek túlélését az osztódás után.
K: Miért kell a DNS-javítási folyamatnak folyamatosan aktívnak lennie?
V: A DNS-javító folyamatnak folyamatosan aktívnak kell lennie, hogy gyorsan tudjon reagálni a DNS szerkezetében bekövetkező károsodásokra.
K: Milyen tényezők befolyásolhatják a DNS-javítás sebességét?
V: Számos tényező befolyásolhatja a DNS-javítás sebességét, többek között a sejttípus, a sejt kora és az extracelluláris környezet.
K: Mi történhet egy olyan sejttel, amely sok DNS-károsodást halmozott fel, vagy amely már nem javítja hatékonyan a károsodásokat?
V: Egy sejt, amely sok DNS-károsodást halmozott fel, vagy amely már nem javítja hatékonyan a károsodást, háromféle állapotba kerülhet.
