Popravak: je li ovo? Mehanizmi popravka DNA

Obnavljanje je svojstvo žive stanice u borbi protiv različitih oštećenja DNA. U okolnom svijetu postoje mnogi čimbenici koji mogu uzrokovati nepovratne promjene u živom tijelu. Da bi se održao njezin integritet, izbjegavajte patološke i nespojive s mutacijama života, mora postojati sustav samo-restauracije. Kako je razbijena cjelovitost genetskog materijala stanice? Razmotrimo to više. Također saznajte koji su mehanički mehanizmi tijela i kako rade.

Poremećaji u DNA

Molekula deoksiribonukleinske kiseline može se slomiti tijekom biosinteze i pod utjecajem štetnih tvari. Posebno negativni čimbenici uključuju temperaturu ili fizičke sile različitog podrijetla. Ako dođe do uništenja, stanica započinje postupak popravka. Tako počinje obnavljanje izvorne strukture DNA molekule. Posebni enzimski kompleksi prisutni unutar stanica odgovorni su za popravak. S nemogućnošću pojedinih stanica da vrše obnovu, neke su bolesti povezane. Znanost koja proučava procese obnove je biologija. U okviru discipline provedene su brojne pokuse i eksperimenti, zahvaljujući kojima proces oporavka postaje razumljiviji. Treba napomenuti da su mehanizmi popravka DNK vrlo zanimljivi, kao i povijest otkrića i proučavanja ovog fenomena. Koje čimbenike pridonosi početku oporavka? Da bi proces započeo, potrebno je popraviti DNA stimulator tkiva. Što je ovo, detaljnije ćemo vam reći u nastavku.

Povijest otkrića

Ovaj nevjerojatan fenomen počeo je proučavati američki znanstvenik Kellner. Prvo značajno otkriće na putu ispitivanja reparacije bilo je fenomen fotoreaktivacije. Ovim izrazom, Kellner je nazvao učinak smanjenja štete od ultraljubičastog zračenja u naknadnom liječenju oštećenih stanica svijetlim fluxom svjetlosti iz vidljivog spektra.

"Svjetlosna obnova"

Nakon toga, istraživanja Kelnera dobivala su logičan nastavak rada američkih biologa Setlaw, Rupert i neki drugi. Zahvaljujući radu ove skupine znanstvenika, pouzdano je utvrdeno da je fotoreaktivacija proces koji potiče posebna tvar - enzim koji katalizira cijepanje dimera timina. Bili su, kako se ispostavilo, nastali tijekom eksperimenata pod utjecajem ultraljubičastog. U ovom slučaju, svijetlo vidljivo svjetlo izazvalo je djelovanje enzima, što je pridonijelo cijepanju dimera i obnavljanju izvornog stanja oštećenih tkiva. U ovom slučaju govorimo o laganom tipu popravka DNA. Definirajmo je jasnije. Može se reći da je popravak svjetlosti restauracija pod utjecajem svjetla izvornog strukture DNA nakon oštećenja. Međutim, taj proces nije jedini koji doprinosi uklanjanju štete.

"Mrak oporavak"

Neko vrijeme nakon otkrića svjetlosti pronađeno je tamno popravljanje. Taj se fenomen javlja bez izlaganja svjetlima vidljivih svjetlosti. Ova sposobnost oporavka pronađena je tijekom ispitivanja osjetljivosti određenih bakterija na ultraljubičaste zrake i ionizirajućeg zračenja. Tamni popravak DNA je sposobnost stanica da uklone sve patogene promjene u deoksiribonukleinskoj kiselini. No, valja reći da to više nije fotokemijski proces, za razliku od obnavljanja svjetla.

Mehanizam "tamne" uklanjanja oštećenja

Promatranja bakterija pokazala su da je neko vrijeme nakon što je jednostanični organizam dobio dio ultraljubičastog zračenja, zbog čega su neki dijelovi DNA oštećeni, stanica regulira svoje unutarnje procese na određeni način. Kao rezultat toga, modificirani dio DNA jednostavno je odsječen od općeg lanca. Dobiveni praznini ponovno se pune potrebnim materijalom iz aminokiselina. Drugim riječima, izvodi se resinteza DNA. Otkriće znanstvenika takvog fenomena kao i popravak tamnog tkiva još je jedan korak u proučavanju nevjerojatnih zaštitnih sposobnosti životinjskog i ljudskog organizma.

Kako je sustav obnove

Eksperimenti koji su otkrili mehanizme oporavka i samog postojanja ove sposobnosti provedeni su uz pomoć jednostaničnih organizama. No, proces popravka je svojstven u živim stanicama životinja i ljudi. Neki ljudi pate od pigmentne kseroderme. Ova bolest je uzrokovana nedostatkom sposobnosti stanica da resinktiraju oštećenu DNA. Xeroderma je naslijeđena. Što se sastoji od sustava naknade? Četiri enzima na kojima se održava proces popravka su DNA-klikaza, -eksonukleaza, -polmeraza i -ligaza. Prvi od ovih spojeva može prepoznati oštećenja u lancu molekule deoksiribonukleinske kiseline. On ne samo da prepoznaje, već također rezanja lanca na pravo mjesto za uklanjanje promijenjenog segmenta molekule. Sam eliminacija provodi se pomoću DNA-eksonukleaze. Dalje, novi dio molekule deoksiribonukleinske kiseline sintetiziran je iz aminokiselina kako bi potpuno zamijenio oštećeni segment. Pa, konačni akord ovog najkomplikiranijog biološkog postupka izvodi se uz pomoć enzima DNA ligaze. Ona je odgovorna za povezivanje sintetiziranog mjesta na oštećenu molekulu. Nakon što su sva četiri enzima učinila svoj posao, DNA molekula je potpuno ažurirana i sve štete ostaju u prošlosti. Tako djeluju mehanizmi unutar živih stanica.

klasifikacija

Trenutno znanstvenici identificiraju sljedeće vrste popravaka. Oni se aktiviraju ovisno o različitim čimbenicima. To uključuje:

1. Reaktivacija.
2. Rekonstrukcija rekombinacije.
3. Popravak heteroduplexova.
4. Ispravljanje popravaka.
5. Povezivanje ne homolognih krajeva DNA molekula.

Svi jednostanični organizmi posjeduju najmanje tri enzimska sustava. Svaki od njih ima sposobnost provođenja procesa oporavka. Ovi sustavi uključuju: izravnu, ekscizivnu i postreplicativnu. Prokarioti su tri vrste popravka DNA. Što se tiče eukariota, imamo na raspolaganju dodatne mehanizme zvane Miss-mathe i Sos-reparation. Biologija je detaljno proučavala sve ove vrste samoizlječenja genetskog materijala stanica.

Struktura dodatnih mehanizama

Izravna reparatura je najmanje komplicirani način da se riješe patoloških promjena u DNK. Provodi se posebnim enzimima. Zahvaljujući njima, restauracija strukture molekule DNA odvija se vrlo brzo. U pravilu, postupak se nastavlja tijekom jedne faze. Jedan od gore opisanih enzima je O6-metilgvanin-DNK metiltransferaza. Sustav za popravak izrezivanja je vrsta samoizliječenja deoksiribonukleinske kiseline, koja uključuje uklanjanje izmijenjenih aminokiselina i zamjenu s novim sintetiziranim zakrpama. Ovaj se proces već provodi u nekoliko faza. U tijeku post-replikacijske popravke DNA, praznine u strukturi ove molekule mogu se oblikovati u jedan lanac. Oni se zatim zatvore uz pomoć RecA proteina. Post-replicativni sustav popravka je jedinstven po tome što u svom procesu prepoznavanja patogenih promjena ne postoji stupanj.

Tko je odgovoran za mehanizam za oporavak?

Do danas znanstvenici znaju da jednostavno biće, poput E. coli, posjeduje ne manje od pola stotina gena koji su odgovorni za sami popravak. Svaki gen provodi određene funkcije. Oni uključuju: prepoznavanje, uklanjanje, sintezu, privitak, identifikaciju učinaka ultraljubičastog zračenja i tako dalje. Nažalost, svi geni, uključujući one koji su odgovorni za procese popravljanja u stanici, mutirani su. Ako se to dogodi, oni aktiviraju češće mutacije u svim stanicama tijela.

Kao što je opasno oštetiti DNA

Svaki dan DNA naših stanica je izložena opasnosti od oštećenja i patoloških promjena. To pridonosi čimbenicima okoliša kao što su ultraljubičasto zračenje, aditivi za hranu, kemikalije, promjene temperature, magnetska polja, brojni napadi koji pokreću određene procese u tijelu i još mnogo toga. Ako je DNA struktura razbijena, može uzrokovati mutaciju teških stanica i može dovesti do raka u budućnosti. Zbog toga tijelo ima niz mjera za borbu protiv takve štete. Čak i ako enzimi ne mogu vratiti DNK na svoj izvorni izgled, sustav popravka radi kako bi se smanjile štete.

Homologna rekombinacija

Pogledajmo što je to. Rekombinacija je razmjena genetskog materijala u procesu raskida i povezivanja molekula deoksiribonukleinske kiseline. U slučaju kada se diskontinuiteti pojavljuju u DNA, započinje proces homologne rekombinacije. Tijekom njega razmjenjuju se fragmenti dviju molekula. Zbog toga je izvorna struktura deoksiribonukleinske kiseline točno obnovljena. U nekim slučajevima može doći do prodiranja DNA. Zahvaljujući rekombinacijskom procesu, moguće je integrirati ova dva različita elementa.

Mehanizam oporavka i zdravlja tijela

Obnavljanje je neophodan uvjet za normalno funkcioniranje tijela. Svakodnevno i satno izloženo prijetnjama oštećenju DNA i mutacijama, višestanična struktura prilagođava se i preživljava. To je također zbog uspostavljenog sustava obnove. Nedostatak normalne tjelesne sposobnosti uzrokuje bolesti, mutacije i druge abnormalnosti. To uključuje različite patologije razvoja, onkologije i čak samog starenja. Nasljedne bolesti zbog poremećaja repariranja mogu dovesti do teških malignih tumora i drugih anomalija u tijelu. Sada su identificirane neke bolesti uzrokovane kvarovima sustava popravka DNA. To su, na primjer, patologije poput sindroma kokaina, kseroderma, karcinoma debelog crijeva debelog crijeva, trichodiodištrofije i nekih vrsta raka.