Увреждането на ДНК може да бъде причинено от различни причини като UV лъчение. След това тази вреда се възстановява чрез различни механизми за възстановяване на ДНК, така че последващата биосинтеза на протеини, която е необходима за всички процеси в тялото, може да протече безпроблемно.
Какво представлява възстановяването на ДНК?
ДНК се състои от двойна верига и непрекъснато се умножава. Този процес се нарича репликация на ДНК. По време на този процес могат да възникнат грешки, които трябва да бъдат поправени. Това обаче е само една от причините за възможно увреждане на ДНК. Увреждането на ДНК може да бъде причинено и от външни фактори като UV лъчение. Това след това води до мутации, които засягат протеини произведени. Те губят функцията си или стават твърде активни, вече не могат да достигнат до местоназначението си в клетката или не могат да бъдат разградени от клетката, когато протеинът вече не е необходим. Съществуват различни механизми за възстановяване на ДНК. Кой механизъм влиза в сила зависи от вида на увреждането на ДНК. Това може да бъде ремонт на едноверижен или двуниточен скъсване, както и ремонт на индивидуален бази. Ремонтът се извършва от ензими които сглобяват отново ДНК, когато се счупи. Това са лигази. Размяната на бази се извършва от рекомбинази и полимерази. ДНК хеликазите се използват за размотаване на ДНК. Те подготвят засегнатите ДНК сегменти за възстановяване.
Функция и задача
Когато ДНК е счупена, могат да влязат в действие различни механизми за възстановяване. Тези механизми се наричат хомоложна или нехомоложна рекомбинация. Рекомбинацията се случва не само в случаите на увреждане на ДНК, но и по време на репродукция, когато се случи рекомбинация на ДНК от двамата партньори и зародиш е формиран. Тогава тази рекомбинация се нарича сексуална рекомбинация. При хомоложна рекомбинация за отстраняване на увреждане на ДНК се случва съпоставянето на две подобни, хомоложни ДНК вериги. Впоследствие настъпва сдвояване на ДНК веригите и се обменя специфичен ДНК сегмент между двете вериги. Междувременно се образува така наречената „Холидей структура“ на ДНК. Този процес на обмен се извършва от специални ензими наречени рекомбинази. Прекъсване може да се получи и чрез директното свързване на два края на ДНК. В този случай няма хомоложна последователност, което означава, че трябва да се запълни празнина в ДНК между двата края, за да се създаде липсващата хомоложна област. Това се нарича „синтезно зависимо отгряване на нишките“ и ДНК полимеразите запълват ъглите на Lϋ. Друга възможност за поправка е да съкратите два края, докато могат да се съединят, така че регионите да съвпадат. Това се нарича „едножилно отгряване“. Това води до загуба на къси участъци от ДНК. Този ремонт се извършва от системата за възстановяване на нуклеотидни ексцизии. Нехомологичните възстановителни процеси се извършват независимо от съвпадащи ДНК последователности. Тук се разграничават два основни ремонта. Нехомологичното свързване в края свързва директно две двойни вериги на ДНК от ензима лигаза. В сравнение с другите споменати процеси, този ремонт не изисква хомоложна последователност, която служи като ориентир, за да се гарантира, че възможно най-малко грешки възникват в ДНК след ремонта. Друга последователност на възстановяването на ДНК е „свързване с крайно съединение, медиирано от микрохомология“. Това включва делеция, отстраняване на ДНК региони. Тук също не се използва Fϋguidance. Този ремонт се счита за силно податлив на грешки и често е причината за развитието на мутации.
Болести и разстройства
Възстановяването на дефектна ДНК води до различни заболявания, чиято специфична експресия зависи от коя ДНК област и кои гени са засегнати от тези дефекти. Една група от такива заболявания се нарича синдром на счупване на хромозомите. В този случай, Brϋche в ДНК, които са опаковани в хромозоми, не са поправени правилно и тези Brϋche също се срещат по-често, отколкото в нормалните случаи. Този тип заболяване е наследствено. Добре известно заболяване от тази група е синдром на Вернер. Това е автозомно-рецесивно заболяване, т.е. мутацията, причиняваща това заболяване, се намира в една от автозомите, една от хромозоми (с изключение на половите хромозоми) .Той е рецесивен, има по-малка вероятност да има ефект върху фенотипа, отколкото доминиращ ген мутация. Синдромът на Вернер засяга главно мезодермалната тъкан. Има засилено стареене на засегнатото лице след пубертета. Друго разстройство от категорията на синдромите на хромозомни прекъсвания е Луис бар синдром. Това също е автозомно-рецесивно разстройство. При това заболяване има голям брой различни симптоми. Това може да се обясни с факта, че a ген е засегнат, който разпознава увреждане на ДНК от UV лъчение и също така участва в регулирането на възстановяването на ДНК. Възникват неврологични дефекти, както и увреждане на имунната система. Това води до редица други заболявания като пневмония. Освен това болестта пигментна ксеродерма е заболяване, което може да се причисли към този клас. Това е болест на кожа. Засегнатите индивиди се наричат още деца на лунна светлина. Гени, кодиращи за ензими на ДНК механизма за възстановяване са засегнати от дефекти. The кожа се влияе от UV лъчението, което води до развитие на кожни тумори. Засегнатите индивиди трябва да избягват дневната светлина, която засяга целия ритъм на живота.
