Mecanismele de reparare a ADN-ului

  • De Shelley Farrar Stoakes, M.Sc., B.Sc.Reviewed by Afsaneh Khetrapal, BSc

    Repararea ADN-ului poate fi împărțită într-un set de mecanisme care identifică și corectează leziunile din moleculele de ADN. Există două clase generale de reparare a ADN-ului; inversarea directă a procesului chimic care generează deteriorarea și înlocuirea bazelor nucleotidice deteriorate.

    Credit: nobeastsofierce/.com

    ADN-ul codifică genomul celular și, prin urmare, este o copie permanentă a unei structuri necesare pentru funcționarea corectă a unei celule. Modificările în structura ADN-ului pot provoca mutații și instabilitate genomică, ducând la apariția cancerului. Deteriorarea ADN-ului este cauzată de încorporarea unor baze nucleotidice incorecte în timpul replicării ADN-ului și de modificările chimice cauzate de mutații spontane sau de expunerea la factori de mediu, cum ar fi radiațiile.

    Mecanismul de reparare a ADN-ului prin inversare directă

    Inversarea directă a deteriorării ADN-ului este un mecanism de reparare care nu necesită un șablon și se aplică la două tipuri principale de deteriorare. Lumina UV induce formarea de dimeri de pirimidină care pot distorsiona structura lanțului ADN, blocând transcrierea dincolo de zona lezată.

    Inversia directă prin fotoreactivare poate inversa această reacție de dimerizare prin utilizarea energiei luminoase pentru distrugerea legăturii covalente anormale dintre bazele pirimidinice adiacente. Acest tip de fotoreactivare nu apare la om.

    Deteriorarea cauzată de agenții alchilanți care reacționează cu ADN-ul poate fi, de asemenea, reparată prin inversare directă. Metilarea bazelor de guanină produce o modificare în structura ADN-ului prin formarea unui produs care este complementar timinei și nu citosinei. Proteina metil guanină metil transferază (MGMT) poate restabili guanina originală prin transferul produsului de metilare în situsul său activ.

    Repararea ADN-ului prin excizie

    Excizia este mecanismul general prin care se realizează reparațiile atunci când unul dintre șirurile dublei elice este deteriorat. Șirul nedefectuos este utilizat ca șablon, ADN-ul deteriorat de pe celălalt șir fiind îndepărtat și înlocuit prin sinteza de noi nucleotide. Există trei tipuri de reparare prin excizie:

    1. Repararea prin excizie de bază.
    2. Repararea prin excizie de nucleotide.
    3. Repararea prin nepotrivire.

    Repararea prin excizie de bază implică recunoașterea și îndepărtarea unei singure baze deteriorate. Mecanismul necesită o familie de enzime numite glicozilaze. Enzimele îndepărtează baza deteriorată formând un situs AP care este reparat de endonucleaza AP înainte ca golul de nucleotide din șirul de ADN să fie umplut de ADN polimeraza.

    Repararea prin excizie nucleotidică este un mecanism larg răspândit de reparare a leziunilor ADN și recunoaște mai multe baze deteriorate. Acest mecanism este utilizat pentru a repara formarea de dimeri de pirimidină de la lumina UV la om. Procesul implică recunoașterea daunelor care sunt apoi scindate pe ambele părți de endonucleaze înainte de resinteza de către ADN polimeraza.

    Cel de-al treilea mecanism de excizie se numește repararea nepotrivirii și apare atunci când bazele nepotrivite sunt încorporate în șirul de ADN în timpul replicării și nu sunt eliminate de ADN polimeraza de corecție. În repararea nepotrivirii, erorile ratate sunt corectate ulterior de enzime care recunosc și excizează baza nepotrivită pentru a restabili secvența originală.

    Repararea ruperii ADN-ului în două șiruri

    Repararea deteriorării ambelor șiruri de ADN este deosebit de importantă pentru menținerea integrității genomice. Există două mecanisme principale de reparare a rupturilor de dublu catenar: recombinarea omoloagă și unirea clasică neomologă a capetelor.

    Recombinarea omoloagă implică schimbul de secvențe de nucleotide pentru a repara bazele deteriorate pe ambele catene de ADN prin utilizarea unei cromatide surori. Îmbinarea clasică neomologă la capăt conectează capetele de rupere fără un șablon omolog prin utilizarea unor secvențe scurte de ADN numite microhomologii. Mecanismul este predispus la erori, dar protejează integritatea genomului de posibilele translocații cromozomiale care pot apărea prin recombinare omoloagă.

    Studiile au constatat, de asemenea, că rupturile de dublu catenar pot fi reparate prin mecanisme alternative, cum ar fi aneantizarea pe un singur catenar și îmbinarea alternativă în anumite condiții. Aceste mecanisme sunt mutagene și pot duce la o pierdere a informației genetice.

    Annealarea monocatenară asigură îmbinarea de capăt între repetările nucleotidice intercalate în cadrul genomului, ceea ce duce la ștergerea unei copii a repetiției și a secvenței care intervine în acest proces. Îmbinarea alternativă are un mecanism nedefinit de reparare a rupturilor dublu catenare, dar se știe că riscă integritatea genomică prin îmbinarea rupturilor terminale pe cromozomi diferiți.

    Lecturi suplimentare

    • Toate conținuturile ADN
    • Ce este ADN-ul?
    • Proprietăți ale ADN-ului
    • Modificări chimice ale ADN-ului
    • Funcții biologice ale ADN-ului

    Scris de

    Shelley Farrar Stoakes

    Shelley are un masterat în Evoluție Umană la Universitatea din Liverpool și în prezent lucrează la doctoratul său.D, cercetând anatomia comparată a scheletului de primate și uman. Este pasionată de comunicarea științifică, cu un accent deosebit pe raportarea celor mai recente știri și descoperiri științifice către un public larg. În afara cercetărilor și a scrierilor științifice, Shelley se bucură de lectură, de descoperirea unor trupe noi în orașul ei natal și de plimbările lungi cu câinele.

    Ultima actualizare Feb 26, 2019

    Citate

    Vă rugăm să folosiți unul dintre următoarele formate pentru a cita acest articol în eseul, lucrarea sau raportul dumneavoastră:

    • APA

      Stoakes, Shelley Farrar. (2019, 26 februarie). Mecanisme de reparare a ADN-ului. News-Medical. Retrieved on March 25, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/Mechanisms-of-DNA-Repair.aspx.

    • MLA

      Stoakes, Shelley Farrar. „Mechanisms of DNA Repair” (în engleză). News-Medical. 25 martie 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/Mechanisms-of-DNA-Repair.aspx>.

    • Chicago

      Stoakes, Shelley Farrar. „Mechanisms of DNA Repair”. News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/Mechanisms-of-DNA-Repair.aspx. (accesat la 25 martie 2021).

    • Harvard

      Stoakes, Shelley Farrar. 2019. Mecanisme de reparare a ADN-ului. News-Medical, vizualizat la 25 martie 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/Mechanisms-of-DNA-Repair.aspx.

    .

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.