DNA-reparatie

DNA-schade kan worden veroorzaakt door verschillende oorzaken, zoals UV-stralen. Deze schade wordt vervolgens veroorzaakt door verschillende mechanismen DNA-reparatie vast zodat de volgende eiwitbiosynthese, die nodig is voor alle processen in het lichaam, soepel kan verlopen.

Wat is DNA-reparatie?

Het DNA bestaat uit een dubbele streng en wordt continu vermenigvuldigd. Dit proces staat bekend als DNA-replicatie. Dit kan leiden tot fouten die moeten worden hersteld. Maar dit is slechts één reden voor mogelijke DNA-schade. Het DNA kan ook beschadigd raken door invloeden van buitenaf, zoals UV-straling. Dit leidt vervolgens tot mutaties die de geproduceerde eiwitten beïnvloeden. Ze verliezen hun functie of worden te actief, ze kunnen hun bestemming in de cel niet meer bereiken of ze kunnen niet meer door de cel worden afgebroken als het eiwit niet meer nodig is.

Er zijn verschillende DNA-herstelmechanismen. Welk mechanisme in werking treedt, hangt af van het type DNA-schade. Dit kan de reparatie van een enkele of dubbele draadbreuk zijn of de reparatie van individuele bases.

De reparatie wordt uitgevoerd door enzymen die het DNA weer in elkaar zetten als het breekt. Dit zijn ligasen. De uitwisseling van basen wordt uitgevoerd door recombinasen en polymerasen. DNA-helicases worden gebruikt om het DNA af te wikkelen. Ze bereiden de aangetaste DNA-secties voor op reparatie.

Functie en taak

Als het DNA breekt, kunnen verschillende herstelmechanismen in werking treden. Deze mechanismen staan ​​bekend als homologe of niet-homologe recombinatie.

Recombinaties treden niet alleen op bij DNA-schade, maar ook bij reproductie, wanneer het DNA van beide partners recombineert en het embryo wordt gevormd. Deze recombinatie wordt dan seksuele recombinatie genoemd. Bij homologe recombinatie om DNA-schade te verwijderen, worden twee vergelijkbare, homologe DNA-strengen aan elkaar gehecht. Vervolgens worden de DNA-strengen gepaard en wordt een bepaald DNA-segment uitgewisseld tussen de twee strengen. Ondertussen wordt de zogenaamde "Holliday-structuur" van het DNA gevormd. Dit uitwisselingsproces wordt uitgevoerd door speciale enzymen, de recombinasen.

Een breuk kan ook ontstaan ​​door de directe verbinding van twee DNA-uiteinden. In dit geval is er geen homologe sequentie, wat betekent dat een gat in het DNA tussen twee uiteinden moet worden opgevuld om het ontbrekende homologe gebied te creëren. Dit wordt "synthese-afhankelijke streng-annealing" genoemd en DNA-polymerasen vullen de gaten.

Een andere mogelijkheid tot reparatie is om twee uiteinden in te korten totdat ze weer in elkaar kunnen worden gezet, zodat de gebieden in elkaar passen. Dit is de "enkelstrengs gloeien". Als gevolg hiervan gaan korte stukjes DNA verloren. Deze reparatie wordt uitgevoerd door het nucleotide-excisie-reparatiesysteem.

Niet-homologe reparatieprocessen worden onafhankelijk van overeenkomende DNA-sequenties uitgevoerd. Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee hoofdreparaties."Niet-homologe eindverbinding" verbindt direct twee dubbele DNA-strengen met behulp van het enzym ligase. In vergelijking met de andere genoemde processen is voor deze reparatie geen homologe sequentie nodig die als richtlijn dient, zodat er na de reparatie zo min mogelijk fouten in het DNA optreden.

Een andere DNA-herstelprocedure is "microhomologie-gemedieerde eindverbinding". Dit leidt tot verwijdering, het verwijderen van DNA-gebieden. Ook hier wordt geen gids gebruikt. Deze reparatie wordt als zeer foutgevoelig beschouwd en is vaak de reden voor het ontstaan ​​van mutaties.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten en aandoeningen

Een defecte DNA-reparatie veroorzaakt een veelheid aan ziekten, waarvan de specifieke aard afhangt van welk DNA-gebied en welke genen door deze defecten worden beïnvloed. Een groep van dergelijke ziekten staat bekend als het chromosoombreuksyndroom. Daarbij worden breuken in het in chromosomen gepakte DNA niet goed gerepareerd en komen deze breuken ook vaker voor dan normaal.

Dit type aandoening is erfelijk. Een bekende ziekte in deze groep is het Werner-syndroom. Dit is een autosomaal recessieve ziekte, d.w.z. de mutatie die deze ziekte veroorzaakt, bevindt zich op een van de autosomen, een van de chromosomen (exclusief de geslachtschromosomen). Het is recessief, het heeft minder vaak effect op het fenotype dan een dominante genmutatie. Het Werner-syndroom treft voornamelijk het mesodermale weefsel. De getroffen persoon veroudert sneller na de puberteit.

Een andere ziekte uit de categorie chromosoombreuksyndroom is het Louis-Bar-syndroom. Het is ook een autosomaal recessieve ziekte. Er is een groot aantal verschillende symptomen verbonden aan deze aandoening. Dit kan worden verklaard door het feit dat een gen wordt aangetast dat DNA-schade veroorzaakt door UV-straling herkent en ook betrokken is bij de regulatie van DNA-herstel. Neurologische defecten en aantasting van het immuunsysteem treden op. Het resultaat is een aantal andere ziekten zoals longontsteking.

Verder is de ziekte Xeroderma pigmentosum een ​​ziekte die in deze klasse kan worden geteld. Het is een huidziekte. De getroffen mensen worden ook wel maanlichtkinderen genoemd. Genen die coderen voor enzymen in het DNA-herstelmechanisme worden beïnvloed door defecten. De huid wordt aangetast door UV-straling, wat leidt tot de ontwikkeling van huidtumoren. De getroffenen moeten daglicht vermijden, dat het hele ritme van het leven beïnvloedt.