Oprava DNA
Oprava DNA je proces, při kterém buňka identifikuje a opravuje poškození molekul DNA.
V buňkách dochází k poškození DNA běžnou metabolickou činností a faktory prostředí, jako je UV záření a radiace. Na jednu buňku připadá až milion molekulárních poškození denně. Mnohé z těchto lézí způsobují strukturální poškození molekuly DNA a mohou změnit nebo eliminovat schopnost buňky přepisovat postižený gen. Jiné léze vyvolávají potenciálně škodlivé mutace v genomu buňky, které ovlivňují přežití jejích dceřiných buněk po rozdělení. Proces opravy DNA musí být neustále aktivní, aby mohl rychle reagovat na jakékoli poškození struktury DNA.
Rychlost opravy DNA závisí na mnoha faktorech, včetně typu buňky, jejího stáří a mimobuněčného prostředí. Buňka, která nahromadila velké množství poškození DNA nebo která již poškození účinně neopravuje, se může dostat do jednoho ze tří stavů:
Poškození DNA, které má za následek mnohočetné poškození chromozomů
Oprava DNA
Rychlost opravy DNA závisí na mnoha faktorech, včetně typu buňky, jejího stáří a mimobuněčného prostředí. Ukázalo se, že mnoho genů, u nichž se původně ukázalo, že ovlivňují délku života, se podílí na opravách a ochraně poškozené DNA.
Poškození a mutace
Poškození DNA a mutace se zásadně liší.
- Poškození jsou fyzické abnormality v DNA, například jednořetězcové a dvouřetězcové zlomy. Poškození DNA lze rozpoznat pomocí enzymů, a tak je lze opravit. K opravě je zapotřebí nepoškozená sekvence v komplementárním řetězci DNA nebo v homologním chromozomu. Pokud v buňce zůstane poškození DNA zachováno, může být zabráněno transkripci genu, a tím bude zablokována i translace do proteinu. Může dojít také k zablokování replikace nebo k odumření buňky.
- Mutace je změna v sekvenci bází DNA. Mutace nemůže být rozpoznána enzymy, jakmile je změna báze přítomna v obou vláknech DNA, takže mutace nemůže být opravena. Na buněčné úrovni mohou mutace způsobit změny ve funkci a regulaci proteinů. Mutace se replikují při replikaci buňky. V populaci buněk se četnost mutovaných buněk zvyšuje nebo snižuje podle toho, jaký vliv má mutace na schopnost buňky přežít a rozmnožovat se.
Ačkoli se od sebe poškození DNA a mutace liší, souvisejí spolu, protože poškození DNA často způsobuje chyby v syntéze DNA během replikace nebo opravy; tyto chyby jsou hlavním zdrojem mutací. Poškození DNA v často se dělících buňkách, protože vedou ke vzniku mutací, jsou významnou příčinou rakoviny. Naproti tomu poškození DNA v málo se dělících buňkách jsou pravděpodobně významnou příčinou stárnutí.
Nobelova cena za výzkum v roce 2015
Nobelovu cenu za chemii za rok 2015 získali tři vědci, z nichž každý objevil část příběhu o opravách DNA.
- Tomas Lindahl FRS, Švéd působící ve Velké Británii, objevil mechanismus zvaný oprava excize bází. Ten působí proti degradaci DNA.
- Profesor Aziz Sancar, původem Turek, působící na Univerzitě v Severní Karolíně, objevil jinou opravu DNA, která se nazývá oprava excizí nukleotidů.
- Američan Paul Modrich z Dukeovy univerzity v Severní Karolíně ukázal, jak buňky opravují chyby DNA, které se objevují při dělení buněk. Tento mechanismus, nazývaný mismatch repair, vede k tisícinásobnému snížení frekvence chyb při replikaci DNA.
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to oprava DNA?
Odpověď: Oprava DNA je proces, při kterém buňka identifikuje a opravuje poškození svých molekul DNA způsobené běžnou metabolickou činností a faktory prostředí, jako je UV záření a radiace.
Otázka: Kolik molekulárních poškození může vzniknout v jedné buňce za den?
Odpověď: Na jednu buňku připadá až milion molekulárních lézí denně.
Otázka: Co může způsobit strukturální poškození molekuly DNA?
Odpověď: Strukturální poškození molekuly DNA může změnit nebo eliminovat schopnost buňky přepisovat postižený gen.
Otázka: Co mohou potenciálně škodlivé mutace vyvolané poškozením DNA ovlivnit?
Odpověď: Potenciálně škodlivé mutace vyvolané poškozením DNA mohou ovlivnit přežití dceřiných buněk buňky po jejím rozdělení.
Otázka: Proč musí být proces opravy DNA neustále aktivní?
Odpověď: Proces opravy DNA musí být neustále aktivní, aby mohl rychle reagovat na jakékoli poškození struktury DNA.
Otázka: Jaké faktory mohou ovlivnit rychlost opravy DNA?
Odpověď: Rychlost opravy DNA může ovlivnit mnoho faktorů, včetně typu buňky, stáří buňky a mimobuněčného prostředí.
Otázka: Co se může stát s buňkou, která nahromadila mnoho poškození DNA nebo která již poškození účinně neopravuje?
Odpověď: Buňka, která nahromadila velké množství poškození DNA nebo která již poškození účinně neopravuje, se může dostat do jednoho ze tří stavů.
