Oprava: je tohle? Mechanismy opravy DNA

Oprava je vlastností živé buňky pro boj s různými poškozeními DNA. V okolním světě existuje mnoho faktorů, které mohou způsobit nevratné změny v živém těle. K udržení integrity, vyvarování se patologických a neslučitelných s životními mutacemi musí existovat systém sebepoškozování. Jak je porušena celistvost genetického materiálu buňky? Zvažme tento problém podrobněji. Zjistěte také, jaké jsou regenerační mechanismy těla a jak fungují.

Poruchy DNA

Molekula deoxyribonukleové kyseliny může být přerušena jak během biosyntézy, tak pod vlivem škodlivých látek. Negativní faktory zahrnují zejména teplotu nebo fyzické síly různého původu. Pokud dojde k zničení, buňka zahájí proces opravy. Tím se obnoví původní struktura Molekuly DNA. Pro opravu jsou zodpovědné speciální enzymové komplexy, které jsou přítomny uvnitř buněk. Při neschopnosti jednotlivých buněk provádět regeneraci jsou spojeny některé nemoci. Věda, která studuje procesy reparace, je biologie. V rámci disciplíny bylo provedeno mnoho experimentů a experimentů, díky nimž se proces zotavení stává srozumitelnějším. Je třeba poznamenat, že mechanismy oprav DNA jsou velmi zajímavé, stejně jako historie objevu a studium tohoto jevu. Jaké faktory přispívají k začátku oživení? Aby proces mohl začít, je nezbytné, aby DNA stimulátor opravoval tkáně. Co je to, podrobněji to řekneme níže.

Historie objevu

Tento úžasný fenomén začal studovat amerického vědce Kellnera. První významný objev na cestě vyšetřování reparace byl fenomén fotoreaktivace. Tímto termínem Kellner volal efekt redukce poškození z ultrafialového záření v následné léčbě poškozených buněk s jasným tok světla záření viditelného spektra.

"Obnova světla"

Následně výzkumy Kelneru získaly své logické pokračování v pracích amerických biologů Setlaw, Rupert a dalších. Díky práci této skupiny vědců bylo spolehlivě prokázáno, že fotoreaktivace je proces, který je vyvolán speciální látkou - enzymem katalyzujícím štěpení thyminových dimerů. Bylo to, jak se ukázalo, vzniklo během experimentů pod vlivem ultrafialového záření. V tomto případě jasné viditelné světlo vyvolalo působení enzymu, které přispělo k štěpení dimerů a obnovení počátečního stavu poškozených tkání. V tomto případě mluvíme o lehkém typu opravy DNA. Zjistíme to jasněji. Dá se říci, že opravou světla je obnovení pod vlivem světla původní struktury DNA po poškození. Tento proces však není jediný, který přispívá k odstranění škod.

"Tmavé" zotavení

Nějaký čas po objevení světla byla objevena temná oprava. Tento jev probíhá bez jakéhokoli vystavení paprskům viditelného světla. Tato schopnost regenerace byla zjištěna během studie citlivosti některých bakterií na ultrafialové záření a ionizujícího záření. Oprava temné DNA je schopnost buněk odstranit patogenní změny v deoxyribonukleové kyselině. Mělo by se však říci, že to není už fotochemický proces, na rozdíl od obnovy světla.

Mechanismus "tmavé" eliminaci škod

Pozorování bakterií ukázalo, že po čase, kdy jednobuněčný organismus dostal část ultrafialového záření, kvůli němuž byly některé části DNA poškozeny, buňka určitým způsobem reguluje své vnitřní procesy. Výsledkem je, že modifikovaná část DNA je jednoduše odříznuta od obecného řetězce. Výsledné mezery jsou opět vyplněny potřebným materiálem z aminokyselin. Jinými slovy se provádí resyntéza míst DNA. Vědecký objev takového jevu, jako je oprava tmavých tkání, je dalším krokem ve studiu úžasných ochranných schopností zvířete a lidského organismu.

Jak je systém reparace uspořádán

Pokusy, které odhalily mechanismy obnovy a samotná existence této schopnosti, byly prováděny za pomoci jednobuněčných organismů. Způsoby opravy jsou však součástí živých buněk zvířat a lidí. Někteří lidé trpí pigmentovou xerodermou. Toto onemocnění je způsobeno nedostatečnou schopností buněk resyntézovat poškozenou DNA. Xeroderma je zděděna. Co se skládá z opravného systému? Čtyři enzymy, na nichž se udržuje proces opravy, jsou DNA-cheikáza, -exonukleáza, -polymerasa a -ligáza. První z těchto sloučenin je schopna rozpoznat poškození řetězce molekuly deoxyribonukleové kyseliny. On nejen rozpozná, ale také řeže řetězec na správném místě, aby odstranil změněný segment molekuly. Samotná eliminace se provádí pomocí DNA-exonukleázy. Dále je syntetizována nová část molekuly deoxyribonukleové kyseliny z aminokyselin za účelem úplného nahrazení poškozeného segmentu. Konečný akord tohoto nejkomplikovanějšího biologického postupu se provádí pomocí enzymu DNA ligázy. Je odpovědný za připojení syntetizovaného místa k poškozené molekule. Po dokončení všech čtyř enzymů je molekula DNA zcela aktualizována a veškeré škody zůstávají v minulosti. Tak fungují mechanismy uvnitř živé buňky.

Klasifikace

V současné době vědci identifikují následující odrůdy systémů oprav. Jsou aktivovány v závislosti na různých faktorech. Patří sem:

1. Reaktivace.
2. Rekondiční zotavení.
3. Oprava heteroduplexů.
4. Oprava oprav.
5. Sjednocení nehomologických konců molekul DNA.

Všechny jednobuněčné organismy mají alespoň tři enzymové systémy. Každý z nich má možnost implementovat proces obnovy. Tyto systémy zahrnují: přímé, excizační a postreplicační. Prokaryoti jsou tři typy oprav DNA. Co se týče eukaryotů, mají k dispozici další mechanismy nazvané Miss-mathe a Sos-reparation. Biologie podrobně zkoumala všechny tyto typy samoléčení genetického materiálu buněk.

Struktura dalších mechanismů

Přímé oprava je nejméně komplikovaným způsobem, jak se zbavit patologických změn v DNA. Provádí se speciálními enzymy. Díky němu dochází k velmi rychlé obnově struktury molekuly DNA. Proces probíhá zpravidla během jedné fáze. Jeden z enzymů popsaných výše je O6-methylguanin-DNA-methyltransferáza. Systém opravy excize - jedná se o typ samoléčebných deoxyribonukleové kyseliny, který zahrnuje vysekávání modifikované aminokyseliny, a následným nahrazením svých stránkách re-syntetizovat. Tento proces již probíhá v několika fázích. Během post-replikativní opravy DNA mohou být mezery ve struktuře této molekuly vytvořeny do jednoho řetězce. Pak jsou uzavřeny pomocí proteinu RecA. Post-replikativní systém oprav je jedinečný v tom, že v procesu rozpoznávání patogenních změn neexistuje žádná etapa.

Kdo je zodpovědný za mechanismus obnovy?

Dosavadní vědci vědí, že nejjednodušší stvoření, jako E. coli, nese méně než půl sto genů, které jsou odpovědné za opravu samy. Každý gen provádí určité funkce. Zahrnují: rozpoznávání, odstranění, syntézu, připojení, identifikaci účinků ultrafialového záření a tak dále. Bohužel, všechny geny, včetně těch, které jsou odpovědné za opravné procesy v buňce, podléhají mutačním změnám. Pokud k tomu dojde, pak spustí častější mutace ve všech buňkách těla.

Je nebezpečné poškodit DNA

Každý den je DNA našich buněk vystavena nebezpečí poškození a patologických změn. To usnadňují faktory prostředí, jako je ultrafialové záření, přísady do potravin, chemikálie, teplotní změny, magnetické pole, mnoho stresů, spouštění určitých procesů v těle a mnoho dalšího. Pokud je struktura DNA přerušena, může způsobit mutaci těžkých buněk a může v budoucnu vést k rakovině. To je důvod, proč tělo má soubor opatření určených k potírání takových škod. I když enzymy nemohou vrátit DNA do původního vzhledu, systém oprav se snaží minimalizovat poškození.

Homologní rekombinace

Uvidíme, co to je. Rekombinaci je výměna genetického materiálu v procesu ruptury a spojení molekul deoxyribonukleové kyseliny. V případě, že se v DNA vyskytují nespojitosti, začíná proces homologní rekombinace. V průběhu toho se vyměňují fragmenty dvou molekul. Díky tomu je původní struktura deoxyribonukleové kyseliny přesně obnovena. V některých případech může dojít k proniknutí DNA. Díky procesu rekombinace je možné integrovat tyto dva odlišné prvky.

Mechanismus obnovy a zdraví těla

Oprava je nepostradatelným předpokladem pro normální fungování těla. Být denně a hodinově vystaven hrozbám poškození DNA a mutací, mnohobuněčná struktura se přizpůsobuje a přežívá. Důvodem je také zavedený systém odškodnění. Nedostatek normální regenerační kapacity způsobuje nemoci, mutace a další abnormality. Patří mezi ně různé patologie vývoje, onkologie a dokonce i samotné stárnutí. Dědičná onemocnění způsobená porušením odškodnění může vést k těžkým maligním nádorům a dalším anomáliím těla. Nyní byly zjištěny některé nemoci způsobené poruchami systémů oprav DNA. Jedná se například o patologii, jako je Cochainův syndrom, xeroderma, rakovina tlustého střeva bez tlustého střeva, trichodiodystrofie a některé rakoviny.