Repararea ADN-ului
Repararea ADN-ului înseamnă procesele prin care o celulă identifică și corectează daunele suferite de moleculele sale de ADN.
În celule, activitățile metabolice normale și factorii de mediu, cum ar fi lumina UV și radiațiile, deteriorează ADN-ul. Există până la un milion de leziuni moleculare pe celulă pe zi. Multe dintre aceste leziuni cauzează daune structurale la nivelul moleculei de ADN și pot altera sau elimina capacitatea celulei de a transcrie gena afectată. Alte leziuni induc mutații potențial dăunătoare în genomul celulei, care afectează supraviețuirea celulelor fiice ale acesteia după ce se divide. Procesul de reparare a ADN-ului trebuie să fie în permanență activ, astfel încât să poată răspunde rapid la orice deteriorare a structurii ADN-ului.
Rata de reparare a ADN-ului depinde de mai mulți factori, inclusiv de tipul de celulă, de vârsta celulei și de mediul extracelular. O celulă care a acumulat multe leziuni ale ADN-ului sau una care nu mai repară eficient leziunile poate intra într-una dintre cele trei stări:
Leziuni ale ADN-ului care au ca rezultat multiple rupturi de cromozomi
Repararea ADN-ului
Rata de reparare a ADN-ului depinde de mai mulți factori, inclusiv de tipul de celulă, de vârsta celulei și de mediul extracelular. Multe gene despre care s-a demonstrat inițial că influențează durata de viață s-au dovedit a fi implicate în repararea și protejarea leziunilor ADN.
Daune și mutații
Deteriorările ADN și mutațiile sunt fundamental diferite.
- Deteriorările sunt anomalii fizice ale ADN-ului, cum ar fi rupturile de un singur fir sau de două fire. Deteriorările ADN pot fi recunoscute de către enzime și, astfel, pot fi reparate. Repararea are nevoie de secvența nedeteriorată în lanțul complementar de ADN sau într-un cromozom omolog. Dacă o celulă reține leziuni ale ADN-ului, transcrierea unei gene poate fi împiedicată și, astfel, va fi blocată și traducerea într-o proteină. Replicația poate fi, de asemenea, blocată sau celula poate muri.
- O mutație este o schimbare în secvența de baze a ADN-ului. O mutație nu poate fi recunoscută de enzime odată ce modificarea bazei este prezentă în ambele șiruri de ADN, astfel încât o mutație nu poate fi reparată. La nivel celular, mutațiile pot provoca modificări ale funcției și reglării proteinelor. Mutațiile sunt reproduse atunci când celula se replică. Într-o populație de celule, celulele mutante vor crește sau vor scădea în frecvență în funcție de efectele mutației asupra capacității celulei de a supraviețui și de a se reproduce.
Deși sunt diferite una de cealaltă, leziunile ADN și mutațiile sunt legate între ele, deoarece leziunile ADN cauzează adesea erori de sinteză a ADN-ului în timpul replicării sau reparării; aceste erori reprezintă o sursă majoră de mutații. Deteriorările ADN în celulele care se divid frecvent, deoarece acestea dau naștere la mutații, reprezintă o cauză importantă a cancerului. În schimb, leziunile ADN din celulele care se divid frecvent sunt probabil o cauză importantă a îmbătrânirii.
2015 Premiul Nobel pentru cercetare
Premiul Nobel pentru Chimie 2015 a fost acordat la trei oameni de știință care au descoperit fiecare o parte din povestea reparării ADN-ului.
- Tomas Lindahl FRS, care este suedez și lucrează în Marea Britanie, a descoperit un mecanism numit repararea prin excizie de bază. Acesta contracarează degradarea ADN-ului.
- Turcul Aziz Sancar, profesor la Universitatea din Carolina de Nord, a descoperit o altă reparație a ADN-ului, numită repararea prin excizie nucleotidă.
- Americanul Paul Modrich, de la Universitatea Duke din Carolina de Nord, a arătat cum celulele corectează defectele ADN care apar în timpul diviziunii celulare. Acest mecanism, numit repararea nepotrivirilor, are ca rezultat o reducere de 1.000 de ori a frecvenței erorilor la replicarea ADN-ului.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este repararea ADN-ului?
R: Repararea ADN-ului este procesul prin care o celulă identifică și corectează daunele aduse moleculelor sale de ADN cauzate de activitățile metabolice normale și de factorii de mediu, cum ar fi lumina UV și radiațiile.
Î: Câte leziuni moleculare pot apărea pe celulă pe zi?
R: Există până la un milion de leziuni moleculare pe celulă pe zi.
Î: Ce pot provoca leziunile structurale ale moleculei de ADN?
R: Leziunile structurale ale moleculei de ADN pot modifica sau elimina capacitatea celulei de a transcrie gena afectată.
Î: Ce pot afecta mutațiile potențial dăunătoare induse de leziunile ADN?
R: Mutațiile potențial dăunătoare induse de leziunile ADN pot afecta supraviețuirea celulelor fiice ale celulei după ce aceasta se divide.
Î: De ce trebuie ca procesul de reparare a ADN-ului să fie activ în mod constant?
R: Procesul de reparare a ADN-ului trebuie să fie în permanență activ, astfel încât să poată răspunde rapid la orice deteriorare a structurii ADN-ului.
Î: Ce factori pot afecta rata de reparare a ADN-ului?
R: Mulți factori pot afecta rata de reparare a ADN-ului, inclusiv tipul de celulă, vârsta celulei și mediul extracelular.
Î: Ce se poate întâmpla cu o celulă care a acumulat multe leziuni ale ADN-ului sau cu una care nu mai repară eficient leziunile?
R: O celulă care a acumulat multe leziuni ale ADN-ului sau una care nu mai repară eficient leziunile poate intra într-una dintre cele trei stări.
