Back to chapter

7.1:

DNA Onarımı Özeti

JoVE Core
Molecular Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Molecular Biology
Overview of DNA Repair

Languages

Share

Tüm genetik bilgilerin deposu olan DNA, oldukça kararlıdır. Bununla birlikte, tüm organik moleküller gibi DNA da, temel kimyasını değiştiren bazı değişikliklere karşı hassastır;ısı, radyasyon ve hücresel solunum sırasında üretilen serbest radikallerin neden olduğu oksidasyon da bu faktörlerdendir. Ayrıca hücrede bol miktarda su bulunur.Bu da hidrolitik hasara neden olabilir. Fizyolojik koşullar altında kendiliğinden DNA bazlarına zarar veren iki tip hidrolitik reaksiyon vardır. Bunlardan birincisi olan deaminasyon, sitozin gibi pirimidin bazlarını etkiler;bir amino grubunun kaybı ve bazı urasile dönüştüren suyun varlığı ile tanımlanır.İkincisi olan depurinasyon, baz ve deoksiriboz arasındaki bağın kırılması nedeniyle pürin bazlarının kaybıdır ve DNA’da apurinik bir bölge bırakır. Bu farklı hasar tipleri, çok zararlı olabilen rastgele mutasyonlara yol açarak, diğer sorunların yanı sıra genom instabilitesine, hücre ölümüne ve kansere neden olabilir. Neyse ki, hücrelerin yüksek verimli onarım mekanizmaları sayesinde, DNA replikasyonu sırasında bu mutasyonlardan sadece birkaçı korunur.DNA’nın çift zincirli yapısı, onarım için özellikle uygundur;çünkü iki zincirinde, genetik bilginin iki ayrı kopyası bulunur. Bu, bir zincir hasar gördüğünde, doğru nükleotid dizisini tekrar oluşturmak için, tamamlayıcı zincirin şablon olarak kullanılabileceği anlamına gelir. Üç yaygın DNA tamir mekanizması vardır.İlki olan baz eksizyon tamiri, deaminasyon veya depurinasyon ile sonuçlanan hidrolitik hasar gibi endojen DNA hasarlarını düzeltmeye odaklanır. Nükleotid eksizyon tamiri, ultraviyole ışık ve bazı kimyasal kanserojenlerin neden olduğu hasarı düzeltebilir. Ve son olarak, hatalı eşleşme tamiri, replikasyon sırasında DNA polimerazdan kaynaklanan ve yanlış baz eşleşmesine yol açan, hatalı baz birleştirilmesini düzeltir.

7.1:

DNA Onarımı Özeti

Nesilden nesile aktarılabilmesi için genomik DNA'nın hasarsız ve hatasız olması gerekir.Bununla birlikte, her gün, bir hücredeki DNA, doğal nedenler ve dış faktörler tarafından birkaç bin ila bir milyon zarar verici olaydan geçer. UV ışınları, hücresel solunum sırasında üretilen serbest radikaller ve metabolik reaksiyonlardan kaynaklanan hidrolitik hasar gibi iyonlaştırıcı radyasyon DNA'nın yapısını değiştirebilir. Oluşan hasarlar arasında tek baz değişimi, baz dimerizasyonu, zincir kopmaları ve çapraz bağlantı bulunur.

Kimyasal olarak değiştirilmiş genomik DNA, transkripsiyon ve proteinlere translasyon sırasında hatalara neden olabilir. Hasarlı DNA hücre bölünmesinden önce tamir edilmezse, genomik mutasyonlar gelecek nesil hücrelere aktarılabilir. Bu mutasyonların bazıları kansere dönüşen kontrolsüz hücre büyümesine yol açabilir.

Hücre, DNA hasarını tespit etmek ve onarmak için sağlam sistemler geliştirmiştir. DNA hasarı, tek bir reaksiyonda kimyasal değişimi doğrudan tersine çevirebilen enzimler tarafından onarılabilir. Örneğin, enzim fotoliyaz, timin dimerini bir arada tutan siklobütan parçasını açarak timin dimerlerini bölmek için UV radyasyonu kullanır.

Diğer onarım biçimleri, çok adımlı bir süreci takip eder

  1. DNA'daki kimyasal modifikasyonlar tespit edilir
  2. Hasar görmüş baz veya bölge kaldırılır
  3. Yeni DNA sentezlenir

Hasar tamir edilemezse, hücre yaşlanabilir veya apoptoz geçirebilir. Yaşlanma, hücrenin geri dönüşümsüz olarak uykuda olduğu, yani artık hücre bölünmesine maruz kalamayacağı ve hücre döngüsünün süresiz olarak durdurulduğu bir durumdur. Apoptoz, kaspaz adı verilen proteinlerin hücre sağkalımı için gerekli olan hücresel bileşenleri bozduğu programlanmış hücre ölümünü ifade eder. Bunu, DNA'nın DNAzlar tarafından sindirilmesi izler, bu da hücrenin boyut olarak küçülmesine ve hücresel kalıntıları emen ve gideren makrofajlar adı verilen bir grup beyaz kan hücresine sinyal iletmesine neden olur.

Suggested Reading

  1. Cooper, G. M. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. DNA Repair.