Reparatie: is dit? Mechanismen van DNA reparatie

Reparatie is een eigenschap van een levende cel om verschillende DNA-schade te bestrijden. In de omringende wereld zijn er veel factoren die onomkeerbare veranderingen in het levende lichaam kunnen veroorzaken. Om zijn integriteit te behouden, vermijd patologisch en onverenigbaar met levensmutaties, moet er een systeem van zelfherstel zijn. Hoe is de integriteit van het genetische materiaal van de cel gebroken? Laten we dit probleem nader bekijken. Ontdek ook wat de herstellende mechanismen van het lichaam zijn en hoe ze werken.

Stoornissen in DNA

Het molecuul van deoxyribonucleïnezuur kan zowel tijdens biosynthese als onder invloed van schadelijke stoffen worden gebroken. Bijzondere negatieve factoren omvatten met name temperatuur of fysieke krachten van verschillende oorsprong. Als er een vernietiging plaatsvindt, start de cel het reparatieproces. Zo begint de restauratie van de oorspronkelijke structuur van het DNA-molecuul. Speciale enzymcomplexen die aanwezig zijn in de cellen zijn verantwoordelijk voor de reparatie. Met het onvermogen van individuele cellen om restauratie uit te voeren, zijn sommige ziekten verbonden. De wetenschap die de reparatieprocessen bestudeert is biologie. Binnen de discipline zijn veel experimenten en experimenten uitgevoerd, waardoor het herstelproces begrijpelijker wordt. Opgemerkt moet worden dat DNA-reparatiemechanismen erg interessant zijn, evenals de geschiedenis van ontdekking en studie van dit fenomeen. Welke factoren dragen bij aan het begin van herstel? Om het proces te kunnen starten, is het noodzakelijk dat de DNA stimulator reparatie van weefsels. Wat is dit, we zullen u hieronder nader uitleggen.

Geschiedenis van de ontdekking

Dit geweldige fenomeen begon de Amerikaanse wetenschapper Kellner te studeren. De eerste significante ontdekking op het pad van het onderzoek naar de reparatie was het fenomeen van fotoreactivering. Door deze term noemde Kellner het effect van schadevermindering van ultraviolette bestraling bij de daaropvolgende behandeling van beschadigde cellen door een fel lichtstroom van het zichtbare spectrum.

"Lichte restauratie"

Vervolgens kreeg de onderzoeken van Kelner hun logische voortzetting in de werken van Amerikaanse biologen Setlaw, Rupert en sommige anderen. Dankzij het werk van deze groep wetenschappers is het betrouwbaar vastgesteld dat fotoreactivatie een proces is dat wordt geactiveerd door een speciale stof - een enzym dat de splitsing van thymiene dimeren katalyseert. Ze waren, zoals bleek, gevormd tijdens de experimenten onder invloed van ultraviolet. In dit geval heeft helder zichtbaar licht de werking van het enzym geactiveerd, die bijgedragen heeft tot de splitsing van dimers en de restauratie van de oorspronkelijke toestand van beschadigde weefsels. In dit geval hebben we het over een lichte type DNA reparatie. Laten we het duidelijker definiëren. Men kan zeggen dat lichte reparatie de restauratie is onder invloed van licht van de oorspronkelijke DNA-structuur na schade. Dit proces is echter niet de enige die bijdraagt tot het elimineren van schade.

"Donker herstel"

Enige tijd na de ontdekking van het licht werd donkere reparatie gevonden. Dit fenomeen komt voor zonder blootstelling aan zichtbare lichtstralen. Dit vermogen om te herstellen werd gevonden tijdens de studie van de gevoeligheid van bepaalde bacteriën voor ultraviolette stralen en ioniserende straling. Donker DNA reparatie is het vermogen van cellen om eventuele pathogene veranderingen in deoxyribonucleïnezuur te verwijderen. Maar het moet gezegd worden dat dit niet meer een fotochemisch proces is, in tegenstelling tot licht restauratie.

Mechanisme van "donkere" eliminatie van schade

Observaties van bacteriën toonden aan dat enige tijd na het unicellulaire organisme een gedeelte van ultraviolet kreeg, waardoor sommige delen van DNA beschadigd werden, de cel op een bepaalde manier zijn interne processen reguleert. Als gevolg hiervan wordt een gemodificeerd stuk DNA eenvoudig afgesneden van de algemene keten. De resulterende gaten worden opnieuw gevuld met het benodigde materiaal uit de aminozuren. Met andere woorden, de resynthese van DNA wordt uitgevoerd. De ontdekking door wetenschappers van zo'n fenomeen als donkere weefselherstel is een andere stap in het bestuderen van de geweldige beschermende eigenschappen van het dierlijke en menselijke organisme.

Hoe is het systeem van reparatie

Experimenten die de mechanismen van herstel en het bestaan van dit vermogen onthulden, werden uitgevoerd met behulp van eencellige organismen. Maar de reparatieprocessen zijn inherent in levende cellen van dieren en mensen. Sommige mensen lijden aan pigmentaire xeroderma. Deze ziekte is veroorzaakt door het gebrek aan capaciteit van cellen om beschadigd DNA te herkynthetiseren. Xeroderma is geërfd. Waar bestaat het reparatiesysteem uit? De vier enzymen waarop het herstelproces wordt bewaard, zijn DNA-chelicase, -exonuclease, -polymerase en -ligase. De eerste van deze verbindingen kan schade herkennen in de keten van een molecuul deoxyribonucleïnezuur. Hij herkent niet alleen maar snijdt ook de ketting op de juiste plaats om het gewijzigde segment van het molecuul te verwijderen. De eliminatie zelf wordt uitgevoerd met behulp van DNA-exonuclease. Verder wordt een nieuwe sectie van het molecuul van deoxyribonucleïnezuur gesynthetiseerd uit aminozuren om het beschadigde segment volledig te vervangen. Nou, het laatste akkoord van deze meest gecompliceerde biologische procedure wordt uitgevoerd met behulp van DNA ligase enzym. Het is verantwoordelijk voor het bevestigen van de gesynthetiseerde plaats aan het beschadigde molecuul. Nadat alle vier enzymen hun werk hebben verricht, is het DNA-molecuul volledig bijgewerkt en blijft alle schade in het verleden. Zo werken mechanismen in de levende cel.

classificatie

Op dit moment identificeren wetenschappers de volgende soorten reparatiesystemen. Ze worden geactiveerd, afhankelijk van verschillende factoren. Deze omvatten:

1. Reactivering.
2. Recombinatie restauratie.
3. Reparatie van heteroduplexen.
4. Excisie reparatie.
5. Hereniging van niet-homologe einden van DNA-moleculen.

Alle single-celled organismen beschikken over ten minste drie enzym systemen. Elk van hen heeft het vermogen om het restauratieproces uit te voeren. Deze systemen omvatten: direct, excisief en postreplicatief. Prokaryoten zijn de drie soorten DNA reparatie. Wat eukaryoten betreft, hebben zij extra mechanismen genaamd Miss-mathe en Sos-reparatie. Biologie heeft in detail alle soorten zelfheling van het genetische materiaal van cellen bestudeerd.

Structuur van extra mechanismen

Directe reparatie is de minst gecompliceerde manier om zich te ontdoen van pathologische veranderingen in DNA. Het wordt uitgevoerd door speciale enzymen. Dankzij hen vindt de restauratie van de structuur van het DNA-molecuul zeer snel plaats. In de regel gaat het proces in één fase voort. Een van de hierboven beschreven enzymen is O6-methylguanine-DNA-methyltransferase. Het excisie reparatiesysteem is een type van zelfhelende van deoxyribonucleïnezuur, waarbij de gewijzigde aminozuren worden uitgesneden en vervolgens vervangen worden door nieuw gesynthetiseerde patches. Dit proces is al in verschillende fasen uitgevoerd. In de loop van de post-replicatieve DNA-reparatie kunnen gaten in de structuur van dit molecuul worden gevormd in een enkele keten. Ze worden dan afgesloten met behulp van RecA eiwit. Het post-replicatieve reparatiesysteem is uniek omdat er geen stadium in zijn proces is om pathogene veranderingen te herkennen.

Wie is verantwoordelijk voor het herstelmechanisme?

Tot op heden weten wetenschappers dat een simpel wezen, zoals een E. coli, niet minder dan honderdhonderd genen bezitten die verantwoordelijk zijn voor de reparatie zelf. Elk gen voert bepaalde functies uit. Zij omvatten: herkenning, verwijdering, synthese, gehechtheid, identificatie van de effecten van ultraviolette straling enzovoort. Helaas worden alle genen, waaronder die welke verantwoordelijk zijn voor reparatieprocessen in de cel, gemuteerd. Als dit gebeurt, treffen ze meer frequente mutaties in alle cellen van het lichaam.

Dan is het gevaarlijk om DNA te beschadigen

Elke dag wordt het DNA van onze cellen blootgesteld aan het gevaar van schade en pathologische veranderingen. Dit draagt bij aan milieufactoren zoals ultraviolette straling, voedseladditieven, chemicaliën, temperatuurveranderingen, magnetische velden, talrijke stressen die bepaalde processen in het lichaam veroorzaken en nog veel meer. Als de DNA-structuur is gebroken, kan het een zware celmutatie veroorzaken, en kan leiden tot kanker in de toekomst. Daarom heeft het lichaam een aantal maatregelen om dergelijke schade te bestrijden. Zelfs als de enzymen het DNA niet kunnen terugbrengen naar zijn oorspronkelijke uiterlijk, werkt het reparatiesysteem om schade te minimaliseren.

Homologe recombinatie

Laten we eens kijken wat het is. Recombinatie is de uitwisseling van genetisch materiaal in het proces van breuk en verbinding van moleculen van deoxyribonucleïnezuur. In het geval dat discontinuïteiten zich voordoen in het DNA, begint het proces van homologe recombinatie. In de loop der tijd worden fragmenten van twee moleculen uitgewisseld. Hierdoor wordt de oorspronkelijke structuur van deoxyribonucleïnezuur nauwkeurig gerestaureerd. In sommige gevallen kan DNA penetratie optreden. Dankzij het recombinatieproces is het mogelijk om deze twee verschillende elementen te integreren.

Mechanisme van herstel en gezondheid van het lichaam

Reparatie is een onontbeerlijke voorwaarde voor het normale functioneren van het lichaam. Dagelijks en uurlijks blootgesteld worden aan bedreigingen van DNA-schade en mutaties, de multicellulaire structuur past zich aan en overleeft. Dit komt ook door het vastgestelde herstelproces. Het gebrek aan normale herstelcapaciteit veroorzaakt ziekten, mutaties en andere abnormaliteiten. Deze omvatten verschillende pathologieën van ontwikkeling, oncologie en zelfs ouder worden. Erfelijke ziekten als gevolg van herstelstoornissen kunnen leiden tot ernstige kwaadaardige tumoren en andere afwijkingen van het lichaam. Nu zijn sommige ziekten veroorzaakt door storingen van DNA reparatiesystemen geïdentificeerd. Dit zijn bijvoorbeeld pathologieën zoals cocaïne syndroom, xeroderma, non-colon kanker van de dikke darm, trichodiodystrofie en sommige kankers.