DNA:n korjaus
DNA:n korjauksella tarkoitetaan prosesseja, joiden avulla solu tunnistaa ja korjaa DNA-molekyyliensä vauriot.
Solujen normaali aineenvaihdunta ja ympäristötekijät, kuten UV-valo ja säteily, vaurioittavat DNA:ta. Solua kohti tapahtuu jopa miljoona molekyylivauriota päivässä. Monet näistä vaurioista aiheuttavat rakenteellisia vaurioita DNA-molekyyliin ja voivat muuttaa tai poistaa solun kyvyn kirjoittaa kyseistä geeniä. Toiset vauriot aiheuttavat solun perimässä mahdollisesti haitallisia mutaatioita, jotka vaikuttavat solun tytärsolujen selviytymiseen solun jakautumisen jälkeen. DNA:n korjausprosessin on oltava jatkuvasti aktiivinen, jotta se voi reagoida nopeasti DNA:n rakenteen vaurioihin.
DNA:n korjausnopeus riippuu monista tekijöistä, kuten solutyypistä, solun iästä ja solun ulkopuolisesta ympäristöstä. Solu, johon on kertynyt paljon DNA-vaurioita tai joka ei enää korjaa vaurioita tehokkaasti, voi siirtyä johonkin kolmesta tilasta:
DNA-vaurio, joka johtaa useisiin rikkoutuneisiin kromosomeihin
DNA:n korjaus
DNA:n korjausnopeus riippuu monista tekijöistä, kuten solutyypistä, solun iästä ja solun ulkopuolisesta ympäristöstä. Monet geenit, joiden alun perin osoitettiin vaikuttavan elinikään, ovat osoittautuneet osallistuvan DNA-vaurioiden korjaamiseen ja suojaamiseen.
Vauriot ja mutaatio
DNA-vauriot ja mutaatiot ovat pohjimmiltaan erilaisia.
- Vauriot ovat fyysisiä poikkeavuuksia DNA:ssa, kuten yksi- ja kaksoissäikeiden katkoksia. Entsyymit voivat tunnistaa DNA-vauriot, joten ne voidaan korjata. Korjaaminen edellyttää vahingoittumatonta sekvenssiä komplementaarisessa DNA-juosteessa tai homologisessa kromosomissa. Jos solussa säilyy DNA-vaurio, geenin transkriptio voi estyä ja siten myös translaatio proteiiniksi estyy. Myös replikaatio voi estyä tai solu voi kuolla.
- Mutaatio on muutos DNA:n emäsjärjestyksessä. Entsyymit eivät voi tunnistaa mutaatiota, kun emäsmuutos on molemmissa DNA-juosteissa, joten mutaatiota ei voida korjata. Solutasolla mutaatiot voivat aiheuttaa muutoksia proteiinien toiminnassa ja säätelyssä. Mutaatiot lisääntyvät, kun solu replikoituu. Solupopulaatiossa mutaatioiden esiintymistiheys kasvaa tai vähenee sen mukaan, miten mutaatio vaikuttaa solun kykyyn selviytyä ja lisääntyä.
Vaikka DNA-vauriot ja mutaatiot eroavat toisistaan, ne liittyvät toisiinsa, koska DNA-vauriot aiheuttavat usein virheitä DNA-synteesissä replikaation tai korjauksen aikana; nämä virheet ovat merkittävä mutaatioiden lähde. Usein jakautuvissa soluissa esiintyvät DNA-vauriot ovat merkittävä syynä syöpään, koska ne aiheuttavat mutaatioita. Sitä vastoin harvoin jakautuvien solujen DNA-vauriot ovat todennäköisesti merkittävä syy ikääntymiseen.
2015 Nobel-palkinnon tutkimus
Vuoden 2015 kemian Nobel-palkinto meni kolmelle tutkijalle, jotka keksivät kukin osan DNA:n korjaamiseen liittyvästä tarinasta.
- Ruotsalainen Tomas Lindahl FRS, joka työskentelee Yhdistyneessä kuningaskunnassa, löysi mekanismin, jota kutsutaan emästen erkaantumisen korjaamiseksi. Se torjuu DNA:n hajoamista.
- Turkulaissyntyinen Aziz Sancar, Pohjois-Carolinan yliopiston professori, löysi toisenlaisen DNA:n korjaustavan, jota kutsutaan nukleotidien eksisiokorjaukseksi.
- Amerikkalainen Paul Modrich Duken yliopistosta Pohjois-Carolinasta osoitti, miten solut korjaavat solunjakautumisessa tapahtuvia DNA-virheitä. Tämä mekanismi, jota kutsutaan mismatch repair -mekanismiksi, johtaa siihen, että virhetiheys vähenee 1 000-kertaiseksi, kun DNA:ta monistetaan.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on DNA:n korjaus?
V: DNA:n korjaus on prosessi, jossa solu tunnistaa ja korjaa DNA-molekyyleihinsa kohdistuvat vauriot, jotka ovat aiheutuneet normaalista aineenvaihduntatoiminnasta ja ympäristötekijöistä, kuten UV-valosta ja säteilystä.
K: Kuinka monta molekyylivauriota voi tapahtua solua kohti päivässä?
V: Molekyylivaurioita on jopa miljoona solua kohti päivässä.
K: Mitä DNA-molekyylin rakenteelliset vauriot voivat aiheuttaa?
V: DNA-molekyylin rakenteellinen vaurio voi muuttaa tai poistaa solun kyvyn transkriboida kyseinen geeni.
K: Mihin DNA-vaurioiden aiheuttamat mahdollisesti haitalliset mutaatiot voivat vaikuttaa?
V: DNA-vaurioiden aiheuttamat mahdollisesti haitalliset mutaatiot voivat vaikuttaa solun tytärsolujen selviytymiseen solun jakautumisen jälkeen.
K: Miksi DNA:n korjausprosessin on oltava jatkuvasti aktiivinen?
V: DNA:n korjausprosessin on oltava jatkuvasti aktiivinen, jotta se voi reagoida nopeasti kaikkiin DNA:n rakenteen vaurioihin.
K: Mitkä tekijät voivat vaikuttaa DNA:n korjausnopeuteen?
V: Monet tekijät voivat vaikuttaa DNA:n korjausnopeuteen, kuten solutyyppi, solun ikä ja solun ulkopuolinen ympäristö.
K: Mitä voi tapahtua solulle, jolle on kertynyt paljon DNA-vaurioita tai joka ei enää korjaa vaurioita tehokkaasti?
V: Solu, johon on kertynyt paljon DNA-vaurioita tai joka ei enää korjaa vaurioita tehokkaasti, voi joutua johonkin kolmesta tilasta.
