Ispravka: je li ovo? Mehanizmi popravka DNA

Obnavljanje je svojstvo žive stanice u borbi protiv različitih oštećenja DNA. U okolnom svijetu, postoji mnogo čimbenika koji mogu uzrokovati nepovratne promjene u živom tijelu. Da bi se očuvala njegova cjelovitost, 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 obnavljajući mehanizmi tijela i kako rade.

Poremećaji u DNA

Molekula deoksiribonukleinske kiseline može se slomiti tijekom biosinteze i pod utjecajem štetnih tvari. Negativni čimbenici, osobito, 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 koji su prisutni unutar stanica su odgovorni za popravak. S nemogućnošću pojedinih stanica da vrše oporavak, neke bolesti su 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 popravljanja DNA vrlo zanimljivi, kao i povijest otkrivanja i proučavanja ove pojave. Koji čimbenici pridonose početku oporavka? Da bi proces započeo, potrebno je popraviti DNK stimulator tkiva. Što je ovo, detaljnije ćemo reći u nastavku.

Povijest otkrića

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

"Obnova svjetla"

Kasnije, istraživanja Kelnera dobivala su logičan nastavak rada američkih biologa Setlaw, Rupert i nekih drugih. Zahvaljujući radu ove skupine znanstvenika je pouzdano utvrđeno da fotoreaktivacija je proces koji je započeo posebnim tvari - enzim koji katalizira cijepanje timin dimera. Oni su, kao što se ispostavilo, nastali tijekom eksperimenata pod utjecajem ultraljubičastog zračenja. U ovom slučaju, svijetlo vidljivo svjetlo izazvalo je djelovanje enzima, što je pridonijelo cijepanju dimera i obnavljanju početnog stanja oštećenih tkiva. U ovom slučaju, govorimo o svjetlu vrste popravka DNA. Definirajmo je jasnije. Može se reći da je popravak svjetla restauracija pod utjecajem svjetla izvornog strukture DNA nakon oštećenja. Međutim, taj proces nije jedini koji doprinosi uklanjanju štete.

"Mrak" oporavak

Neko vrijeme nakon otkrića svjetla otkriven je tamni popravak. Taj se fenomen javlja bez izlaganja svjetlima vidljivih svjetlosti. Ova sposobnost oporavka otkrivena je tijekom ispitivanja osjetljivosti određenih bakterija na ultraljubičaste zrake i ionizirajuće zračenje. Popravak tamne DNA je sposobnost stanica da uklone sve patogene promjene u deoksiribonukleinskoj kiselini. No, valja reći da ovo više nije fotokemijski proces, za razliku od lakog restauracije.

Mehanizam "tamne" uklanjanja šteta

Promatranja bakterije pokazali su da nakon određenog vremena nakon jednostaničnog organizma dobio dio ultraljubičastog, što rezultira pojedinim dijelovima DNA oštećenja, stanica regulira svoje unutarnje procese na određeni način. Kao rezultat toga, modificirani dio DNA jednostavno je odsječen od općeg lanca. Dobiveni praznine ponovno se pune potrebnim materijalom iz aminokiselina. Drugim riječima, izvodi se resinteza DNA mjesta. Otkriće znanstvenika takvog fenomena kao što je popravak tamnog tkiva još je jedan korak u proučavanju nevjerojatnih zaštitnih sposobnosti životinjskog i ljudskog organizma.

Kako je uređen sustav popravljanja

Eksperimenti koji su otkrili mehanizme oporavka i samog postojanja ove sposobnosti provedeni su uz pomoć jednostaničnih organizama. No, procesi popravljanja su svojstveni živućim stanicama životinja i ljudi. Neki ljudi pate od pigmentne xeroderme. Ova bolest je uzrokovana nedostatkom sposobnosti stanica da resinktiraju oštećenu DNA. Xeroderma je naslijeđena. Što se sastoji od sustava popravke? Četiri enzima na kojima se održava proces popravka su DNA-klikaza, -eksonukleaza, -polmeraza i -ligaza. Prvi od tih spojeva može prepoznati oštećenja u lancu molekule deoksiribonukleinske kiseline. On ne samo da prepoznaje, već također rezanja lanca na pravo mjesto da ukloni izmijenjeni segment molekule. Upravo eliminiranje se provodi uz pomoć 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 postiže se uz pomoć enzima DNA ligaze. Ona je odgovorna za povezivanje sintetiziranog mjesta na oštećenu molekulu. Nakon što su sva četiri enzima obavila svoj posao, DNA molekula je potpuno ažurirana i sve štete ostaju u prošlosti. Tako mehanizmi djeluju unutar žive stanice.

klasifikacija

Trenutno znanstvenici prepoznaju sljedeće vrste sustava popravka. Oni se aktiviraju ovisno o različitim čimbenicima. To uključuje:

1. Reaktivacija.
2. Rekombinacija oporavka.
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 provesti proces oporavka. Ovi sustavi uključuju: izravni, ekscizivni i postreplicativni. 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. Proces se u pravilu odvija tijekom jedne faze. Jedan od gore opisanih enzima je O6-metilgvanin-DNK metiltransferaza. Sustav za popravak izrezivanja je vrsta samoizlječenja deoksiribonukleinske kiseline, koja uključuje uklanjanje izmijenjenih aminokiselina, a zatim ih zamjenjuju novosintetiziranim zakrpama. Taj se proces već provodi u nekoliko faza. Tijekom popravka nakon repliciranja DNA, praznine u strukturi ove molekule mogu se oblikovati u jedan lanac. Tada se zatvaraju uz pomoć proteina RecA. Post-replicativni sustav popravka je jedinstven po tome što u svom procesu prepoznavanja patogenih promjena nema stadija.

Tko je odgovoran za mehanizam za oporavak?

Do danas znanstvenici znaju da najjednostavnije stvorenje, 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, vezivanje, identifikaciju učinaka ultraljubičastog zračenja i tako dalje. Nažalost, svi geni, uključujući one koji su odgovorni za procese popravljanja u stanici, prolaze kroz mutacijske promjene. Ako se to dogodi, potiču 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 olakšava okolišni čimbenici kao što su ultraljubičasto zračenje, aditivi za hranu, kemikalije, promjene temperature, magnetska polja, brojni napori, pokreće određene procese u tijelu i još mnogo toga. Ako je struktura DNA 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 javljaju u DNK, započinje proces homologne rekombinacije. U tijeku je razmjena fragmenata 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 prijetnji oštećenosti DNA i mutacijama, višestanična struktura prilagođava se i preživljava. To je također rezultat uspostavljenog sustava obnove. Nedostatak normalne obnovljivosti uzrokuje bolesti, mutacije i druge abnormalnosti. To uključuje različite patologije razvoja, onkologije, pa čak i samog starenja. Nasljedne bolesti zbog kršenja reparacije 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, kao što su Cochainov sindrom, kseroderma, karcinom debelog crijeva debelog crijeva, trichodiodystrophy i neki karcinom.