Przegląd naprawy DNA

Jako repozytorium całej informacji genetycznej, DNA jest wysoce stabilne.

Jednak, jak każda cząsteczka organiczna, jest podatna na różne zmiany, które zmieniają jej podstawową chemię, w tym ciepło, promieniowanie i utlenianie przez wolne rodniki wytwarzane podczas oddychania komórkowego.

W komórce występuje również obficie woda, co może powodować uszkodzenia hydrolityczne. Istnieją dwa rodzaje reakcji hydrolitycznych, które spontanicznie uszkadzają zasady DNA w warunkach fizjologicznych.

Pierwsza, deaminacja, wpływa na zasady pirymidynowe, takie jak cytozyna, i jest definiowana przez utratę grupy aminowej w obecności wody, która przekształca zasadę w uracyl. Drugim jest depurination, czyli utrata zasad purynowych w wyniku rozszczepienia wiązania między zasadą a dezoksyrybozą - pozostawiając miejsce apurinowe w DNA.

Te różne rodzaje uszkodzeń prowadzą do losowych mutacji, które mogą być bardzo szkodliwe, powodując między innymi niestabilność genomu, śmierć komórek lub nowotwory. Na szczęście tylko kilka z tych mutacji jest zachowywanych podczas replikacji DNA ze względu na wysoce wydajne mechanizmy naprawcze komórki.

Dwuniciowa struktura samego DNA jest szczególnie odpowiednia do naprawy, ponieważ zawiera dwie oddzielne kopie informacji genetycznej w swoich dwóch niciach. Oznacza to, że gdy jedna nić jest uszkodzona, nić komplementarna może być użyta jako matryca do przywrócenia prawidłowej sekwencji nukleotydów.

Istnieją trzy powszechne mechanizmy naprawy DNA. Pierwsza, naprawa przez wycięcie zasady, koncentruje się na naprawianiu endogennych uszkodzeń DNA, takich jak uszkodzenia hydrolityczne prowadzące do deaminacji lub deurynacji. Naprawa przez wycinanie nukleotydów może naprawić uszkodzenia spowodowane przez światło ultrafioletowe lub niektóre chemiczne czynniki rakotwórcze, a wreszcie naprawa niedopasowania naprawia wadliwe włączenie zasad przez polimerazę DNA podczas replikacji, co prowadzi do nieprawidłowego parowania zasad.