Überblick über die DNA-Reparatur

Als Speicher aller genetischen Informationen ist die DNA sehr stabil.

Wie jedes organische Molekül ist es jedoch anfällig für eine Vielzahl von Veränderungen, die seine Basischemie verändern, einschließlich Hitze, Strahlung und Oxidation durch freie Radikale, die während der Zellatmung entstehen.

In der Zelle ist auch reichlich Wasser vorhanden, was zu hydrolytischen Schäden führen kann. Es gibt zwei Arten von hydrolytischen Reaktionen, die unter physiologischen Bedingungen spontan DNA-Basen schädigen.

Die erste, die Desaminierung, betrifft Pyrimidinbasen wie Cytosin und ist definiert durch den Verlust einer Aminogruppe in Gegenwart von Wasser, das die Base in Uracil umwandelt. Die zweite ist die Depurinierung, d. h. der Verlust von Purinbasen aufgrund der Spaltung der Bindung zwischen der Base und der Desoxyribose - wodurch eine apurinische Stelle in der DNA zurückbleibt.

Diese verschiedenen Arten von Schäden führen zu zufälligen Mutationen, die sehr schädlich sein können und unter anderem Genominstabilität, Zelltod oder Krebs verursachen. Glücklicherweise bleiben nur wenige dieser Mutationen während der DNA-Replikation erhalten, was auf die hocheffizienten Reparaturmechanismen der Zelle

zurückzuführen ist.

Die doppelsträngige Struktur der DNA selbst eignet sich besonders gut für die Reparatur, da sie in ihren beiden Strängen zwei getrennte Kopien der Erbinformation enthält. Das bedeutet, dass, wenn ein Strang beschädigt ist, der komplementäre Strang als Vorlage verwendet werden kann, um die korrekte Nukleotidsequenz wiederherzustellen.

Es gibt drei gängige DNA-Reparaturmechanismen. Die erste, die Basenexzisionsreparatur, konzentriert sich auf die Behebung endogener DNA-Schäden, wie z. B. hydrolytische Schäden, die zu Desaminierung oder Depurinierung führen. Die Reparatur der Nukleotidexzision kann Schäden beheben, die durch ultraviolettes Licht oder bestimmte chemische Karzinogene verursacht wurden, und schließlich behebt die Reparatur der Fehlanpassung einen fehlerhaften Baseneinbau durch DNA-Polymerase während der Replikation, der zu einer falschen Basenpaarung führt.