Back to chapter

7.6:

Çift İplik Kopmalarının Onarımı

JoVE Core
Molecular Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Molecular Biology
Fixing Double-strand Breaks

Languages

Share

Her iki DNA zinciri de hasarlı ise, doğru onarım için bozulmamış bir şablon kalmamıştır. Ama bu durum tamir edilmezse, hücre ölümüne yol açabilir. Çift zincir hasarlarını onarmak için iki mekanizma vardır.İlk tamir tipi olan benzer olmayan uç birleştirme, aralarında dizi benzerliği olmasa bile uçların birleştirilmesine izin verir ve DNA’nın hızlı onarımına ihtiyaç duyulan DNA duplikasyonu öncesinde gerçekleşir. Memeli hücrelerinde bu, DNA’ya bağımlı protein kinazın katalitik alt birimleri ile bir kompleks oluşturan, DNA ucu bağlayıcı heterodimerik protein Ku tarafından gerçekleştirilir. Bu kompleks, kırık kromozom uçlarını yerinde tutarken, bir DNA polimerazı bu uçlar arasındaki boşluğu kapatmak için nükleotitler yerleştirir.Daha sonra, DNA ligaz IV, kofaktörü XRCC ve XLF adı verilen başka bir protein ile bir kompleks oluşturur ve bu uçları tekrar birleştirir ve kapatır. Bu gibi hızlı tamirler, onarım yerinde mutasyonlara veya genetik materyalin silinmesi, translokasyonu ve füzyonu da dahil olmak üzere genomda yeniden düzenlemelere yol açabilir;bunlar da iki sentromere sahip kromozomları veya hiç sentromeri olmayan kromozomları sonuç verebilir. Mutasyonlar yaygın olarak görülür ve insan somatik hücreleri 2.000 kadar mutasyonu tolere edebilir.Öte yandan genomda yeniden düzenlemeler nadirdir, ancak kanserli hücrelerde bulunabilir. DNA çift zincir kırıklarının çoğu, tek zincirli çıkıntılara neden olur. İkinci tamir tipi olan homolog rekombinasyon, bu kırıkları düzeltir.Bu rekombinasyon şekli, homolog olmayan uç birleştirmeden çok daha doğrudur ve şablon olarak bir kardeş kromatidin DNA’sına ihtiyaç duyar. Bu nedenle genellikle hücre bölünmesi sırasında gen duplikasyonundan sonra gerçekleşir.

7.6:

Çift İplik Kopmalarının Onarımı

DNA'nın çift sarmallı yapısı iki ana avantaja sahiptir. İlk olarak, bir iplikçiğin diğer iplikçiğin hasar görmesi durumunda yedek olarak hizmet ettiği güvenli bir genetik bilgi deposu olarak hizmet eder. İkincisi, çift sarmallı yapı, nükleozomlar oluşturmak için histon adı verilen proteinlerin etrafına sarılabilir ve daha sonra kromozomlar oluşturmak için sıkıca sarılabilir. Bu şekilde, 2 inç uzunluğa kadar olan DNA zincirleri, bir hücredeki mikroskobik yapılar içinde bulunabilir. Çift iplikli bir kırılma sadece genetik bilgilerin her iki kopyasına da zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda DNA'nın sürekliliğini bozarak kromozomu kırılgan hale getirir.

Bir hücrede, günde yaklaşık on çift iplikçik kopması (DSB) vardır. Birincil hasar kaynağı, reaktif oksijen türleri gibi metabolik yan ürünler ve iyonlaştırıcı radyasyonlar gibi çevresel faktörlerdir. Daha az yaygın olmasına rağmen, hatalı çalışan nükleer enzimler de DSB'lere neden olabilir. Her iki DNA ipliğini kesen ve kromozomları çözerken onlara yeniden katılan Tip II topoizomerazlar gibi enzimlerin başarısızlığı, istemeden DSB'lere neden olabilir. DNA dupleksi üzerindeki mekanik stres de DSB'lere yol açabilir. Prokaryotlarda, uzun süreli kuruma DNA'yı zorlar ve DSB'lere neden olur.

DNA onarımı için iki mekanizmadan, homolog rekombinasyon, s ve G2 fazları sırasında meydana gelen bir kardeş kromatidin yakınında olmasına bağlıdır. Bu kısıtlama nedeniyle, bir homoloji donörünün yokluğunda, hücreler çok daha az doğru olmasına rağmen, homolog olmayan uç birleşimine (NHEJ) başvurmak zorundadır. Daha yüksek ökaryotların DSB onarımları için NHEJ'yi tercihli olarak kullanabilmelerinin sebebinin, nükleotid ikamelerine, silmelerine veya eklemelerine ağır sonuçlar vermeden izin veren bol miktarda kodlamayan DNA'ya sahip oldukları varsayılmıştır.

Suggested Reading

  1. Featherstone, Carol, and Stephen P. Jackson. "DNA double-strand break repair." Current Biology 9, no. 20 (1999): R759-R761.