Popravljanje DNK

Popravljanje DNK je proces, v katerem celica prepozna in popravi poškodbo katere od molekul DNK, ki sestavljajo njen genom.^[1]

Poškodbe lahko povzročajo bodisi normalni presnovni procesi, bodisi okoljski dejavniki, kot je ionizirajoče sevanje; pri človeku se to zgodi več desettisočkrat na dan v vsaki celici.^[2] Vključujejo kemično spreminjanje strukture nukleotidov, ki gradijo DNK, kot je deaminacija, depurinacija ali oksidacija, vezava adduktov ipd. ter prekinjanje ene ali obeh verig DNK.^[3] To kvarno vpliva na sposobnost prepisovanja genov, s čimer ovira delovanje in preživetje prizadete celice ali hčerinskih celic po delitvi, nekatere poškodbe pa povzročijo tudi mutacije – spremembe zaporedja DNK.^[4][5]

Zato imajo organizmi v celicah stalno aktivne molekularne mehanizme v obliki kompleta encimov za popravljanje poškodb. Te molekule prepoznavajo neujemajoče se pare nukleotidov in prekinitve ter katalizirajo reakcije za popravilo. Odvisno od poškodbe je lahko to pri neujemajočih se parih preprosta direktna demetilacija (z metiltransferazo), izrezovanje in nadomeščanje nekomplementarnih nukleotidnih baz (z glikozilazami, endonukleazami, DNK-polimerazami in DNK-ligazami) ali izrezovanje krajših zaporedij nukleotidov (oligonukleotidov) in njihovo nadomeščanje (bolj zapleteni encimski kompleksi s helikazami, endonukleazami in ATP-azami, ki jih dopolnjuje aktivnost DNK-polimeraz in DNK-ligaz). Drugi encimski kompleksi popravljajo enoverižne ali dvoverižne prekinitve.^[3]

Evkariontske celice imajo tudi sistem transdukcije, ki zazna poškodbe dednine ali povzročitelja (na primer sevanje) in »rekrutira« mehanizme za popravljanje DNK na prizadeta območja. Zaradi njega je popravljanje DNK učinkovitejše in zmanjša se možnost napak zaradi netarčnega delovanja encimov za popravljanje. Poleg tega lahko v odvisnosti od obsega poškodb ali jakosti povzročitelja sproži kaskado drugih reakcij, ki sprožijo sistemski odziv organizma, kot je porjavelost kože ob izpostavljenosti UV-sevanju Sonca pri človeku. Na ravni celice lahko ti mehanizmi ob prevelikem obsegu poškodb sprožijo kontrolirano celično smrt ali nepovratno diferenciacijo celice v neaktivno obliko – t. i. celično senescenco.^[3]

1. ↑ »Nature Reviews Series: DNA damage«. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 5. julij 2017. Pridobljeno 7. novembra 2018.
2. ↑ Lodish H; Berk A; Matsudaira P; Kaiser CA; Krieger M; Scott MP; Zipursky SL; Darnell J (2004). Molecular Biology of the Cell (5. izd.). New York: WH Freeman. str. 963.
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2} Ciccia A; Elledge SJ (Oktober 2010). »The DNA damage response: making it safe to play with knives«. Molecular Cell. 40 (2): 179–204. doi:10.1016/j.molcel.2010.09.019. PMC 2988877. PMID 20965415.
4. ↑ Acharya PV (1971). »The isolation and partial characterization of age-correlated oligo-deoxyribo-ribonucleotides with covalently linked aspartyl-glutamyl polypeptides«. Johns Hopkins Medical Journal. Supplement (1): 254–60. PMID 5055816.
5. ↑ Bjorksten J; Acharya PV; Ashman S; Wetlaufer DB (Julij 1971). »Gerogenic fractions in the tritiated rat«. Journal of the American Geriatrics Society. 19 (7): 561–74. doi:10.1111/j.1532-5415.1971.tb02577.x. PMID 5106728. S2CID 33154242.