7.6: Reparando Quebras de Fita dupla

A estrutura de DNA de cadeia dupla tem duas grandes vantagens. Primeiro, serve como um repositório seguro de informação genética, onde uma cadeia serve de reserva caso a outra cadeia seja danificada. Em segundo lugar, a estrutura helicoidal dupla pode ser enrolada em torno de proteínas chamadas histonas para formar nucleossomas, que podem então ser firmemente enrolados para formar cromossomas. Assim, cadeias de DNA com até 2 polegadas de comprimento podem ser contidas dentro de estruturas microscópicas em uma célula. Uma ruptura na cadeia dupla não só danifica as duas cópias da informação genética, mas também perturba a continuidade do DNA, tornando o cromossoma frágil.

Em uma célula, estima-se que ocorram dez quebras de cadeia dupla (DSBs) por dia. A principal fonte de danos são subprodutos metabólicos, como espécies reativas de oxigénio e factores ambientais, como radiações ionizantes. Embora menos comum, enzimas nucleares com mau funcionamento também podem causar DSBs. A falha de enzimas como topoisomerases do tipo II, que cortam ambas as cadeias de DNA e juntam-nas enquanto desembaraçam cromossomas, pode inadvertidamente resultar em DSBs. Stress mecânico no duplex de DNA também pode conduzir a DSBs. Em procariotas, a dessecação prolongada deforma o DNA, causando DSBs.

Dos dois mecanismos de reparação do DNA, a recombinação homóloga depende de um cromatídeo irmão estar próximo, o que ocorre nas fases S e G2. Devido a essa restrição, na ausência de um dador homólogo, as células têm de recorrer à junção de extremidades não homólogas (NHEJ), embora seja muito menos precisa. Tem sido hipotetizado que a razão pela qual os eucariotas mais elevados podem ter recursos para utilizar preferencialmente a NHEJ para reparações de DSB é que têm DNA não codificante em abundância, o que permite substituições, deleções, ou adições de nucleótidos sem consequências graves.