Reparacija: Je to to? Mehanizmi popravila DNK

Reparacija je lastnost žive celice za boj proti različnim poškodbam DNA. V okoliškem svetu obstaja veliko dejavnikov, ki lahko povzročijo nepopravljive spremembe v živem telesu. Da bi ohranili svojo celovitost, se izogibajte patološkim in nezdružljivim z življenjskimi mutacijami, mora obstajati sistem samoreaktiviranja. Kako je poškodovana celovitost genetskega materiala celice? Poglejmo, da je to vprašanje bolj podrobno. Prav tako ugotovite, kateri so restavrativni mehanizmi telesa in kako delujejo.

Motnje v DNA

Molekulo deoksiribonukleinske kisline se lahko zlomi med biosintezo in pod vplivom škodljivih snovi. Negativni dejavniki vključujejo zlasti temperaturo ali fizične sile različnega izvora. Če pride do uničenja, začne celica postopek popravila. Tako se začne obnovitev prvotne strukture Molekule DNA. Posebni encimski kompleksi, ki so prisotni v celicah, so odgovorni za popravilo. Ker posamezne celice niso sposobne izterjati, so povezane nekatere bolezni. Znanost, ki proučuje postopke reparacije, je biologija. V disciplini je potekalo veliko poskusov in eksperimentov, zaradi česar je proces izterjave postal bolj razumljiv. Treba je opozoriti, da so mehanizmi za popravilo DNA zelo zanimivi, kot je zgodovina odkrivanja in preučevanja tega pojava. Kateri dejavniki prispevajo k začetku okrevanja? Da bi se postopek začel, je nujno potrebno, da se DNK stimulator popravi tkiva. Kaj je to, bomo podrobneje povedali spodaj.

Zgodovina odkritja

Ta neverjeten pojav je začel študirati ameriškega znanstvenika Kellnerja. Prvo pomembno odkritje na poti preiskave reparacije je bil pojav fotoreaktivacije. S tem izrazom je Kellner imenoval učinek zmanjšanja škode zaradi ultravijoličnega sevanja pri naknadnem zdravljenju poškodovanih celic s svetlo pretok svetlobe sevanja vidnega spektra.

"Obnova svetlobe"

Kasneje so se raziskave Kelnerja nadaljevale z delom ameriških biologov Setlawa, Ruperta in še nekaj drugih. Hvala za delo te skupine znanstvenikov je zanesljivo ugotovljeno, da je fotoreaktivaciji proces, ki se je začela s posebno snovjo - encima, ki katalizira cepitev timinskih dimer. Kot se je izkazalo, so se pojavljali med eksperimenti pod vplivom ultravijoličnega. Tako svetlo vidno svetlobo sprožila delovanje encima, ki spodbuja cepitev dimerov in obnovili prvotno stanje poškodovanega tkiva. V tem primeru govorimo o lahki vrsti popravila DNK. Jasneje jo opredelimo. Lahko rečemo, da je popravilo svetlobe obnovitev pod vplivom svetlobe izvorne strukture DNA po poškodbah. Vendar ta proces ni edini, ki prispeva k odpravi škode.

"Temno" okrevanje

Nekaj ​​časa po odkritju svetlobe je bila odkrita temna popravila. Ta pojav se pojavi brez izpostavljenosti vidnim svetlobnim žarkom. To sposobnost okrevanja je bila ugotovljena med študijo občutljivosti nekaterih bakterij na ultravijolične žarke in ionizirajoče sevanje. Popravitev temne DNA je sposobnost celic, da odstranijo patogene spremembe v deoksiribonukleinski kislini. Vendar je treba reči, da to ni več fotokemični proces, za razliko od lahke obnove.

Mehanizem "temne" odstranitve poškodb

Opazovanje bakterij so pokazali, da se po določenem času po enocelični organizem prejela del ultravijolične svetlobe, ki izhaja na nekaterih odsekih DNA bilo poškodovanih, celica uravnava svoje notranje procese na določen način. Posledično je spremenjeni del DNA preprosto odrezan iz splošne verige. Nastale vrzeli so spet napolnjene s potrebnim materialom iz aminokislin. Z drugimi besedami, izvedemo resintezo DNA mest. Otvoritev znanstvenikov taka stvar kot temno popravilo tkiva - to je še en korak v raziskovanju neverjetno obrambne sposobnosti živali in človeka.

Kako je urejen reparacijski sistem

Poskusi, ki so odkrili mehanizme obnove in samega obstoja te sposobnosti, so bili izvedeni s pomočjo enoceličnih organizmov. Toda procesi popravil so neločljivi v živih celicah živali in ljudi. Nekateri ljudje trpijo zaradi pigmenta xeroderme. To bolezen povzroča pomanjkanje sposobnosti celic, da resintezejo poškodovano DNK. Xeroderma je podedovana. Kaj sestavlja reparacijski sistem? Štiri encime, na katerih se vzdržuje postopek popravljanja, sta DNA-chelicase, -exonuclease, -polymeraza in -ligaza. Prva od teh spojin je sposobna prepoznati škodo v verigi molekule deoksiribonukleinske kisline. On ne samo prepozna, temveč tudi preseže verigo na pravem mestu, da odstrani spremenjeni segment molekule. Izločanje se izvaja s pomočjo DNA-exonuclease. Nadalje se novi del molekule deoksiribonukleinske kisline sintetizira iz aminokislin, da se popolnoma poškoduje poškodovan segment. No, zadnji akord tega najbolj zapletenega biološkega postopka je dosežen s pomočjo encima DNA ligase. Odgovoren je za pritrditev sintetizirane strani na poškodovano molekulo. Ko so vsi štirje encimi opravili svoje delo, je molekula DNA popolnoma posodobljena in vsa škoda ostane v preteklosti. Tako mehanizmi delujejo znotraj žive celice.

Razvrstitev

Trenutno znanstveniki identificirajo naslednje sorte sistemov popravil. Aktivirajo se glede na različne dejavnike. Te vključujejo:

1. Ponovna aktivacija.
2. Rekombinacija izterjava.
3. Popravljanje heteroduplexov.
4. Popravljanje izrezkov.
5. Ponovno združevanje ne homolognih koncev molekul DNA.

Vsi enocelični organizmi imajo vsaj tri encimske sisteme. Vsak od njih ima možnost izvajati postopek obnovitve. Ti sistemi vključujejo: neposredne, izključne in postreplikativne. Prokarionti so tri vrste popravil DNK. Kar se tiče evkariontov, imajo na voljo dodatne mehanizme, imenovanega Miss-mathe in Sos-reparation. Biologija je podrobno proučila vse te vrste samozdravljenja genskega materiala celic.

Struktura dodatnih mehanizmov

Neposredna reparacija je najmanj zapleten način, da se znebite patoloških sprememb v DNA. Izvajajo ga posebni encimi. Zahvaljujoč njih je obnovitev strukture molekul DNA zelo hitro potekala. Postopek praviloma poteka v eni fazi. Eden od zgoraj opisanih encimov je O6-metilgvanin-DNA metiltransferaza. Sistem za odpravo izreza je vrsta samozdravljenja deoksiribonukleinske kisline, ki vključuje izrezanje spremenjenih aminokislin in jih nato nadomešča z novimi sintetiziranimi obliži. Ta postopek se že izvaja v več fazah. Med popravljanjem po-replikativnega DNA se lahko reže v strukturi te molekule tvorijo v eno verigo. Potem so zaprti s pomočjo proteina RecA. Sistem post-replikativnega popravila je edinstven v tem, da v procesu prepoznavanja patogenih sprememb ni stopnje.

Kdo je odgovoren za mehanizem izterjave?

Do sedaj so znanstveniki vedo, da, kot je E. coli, je tako preprosto bitje, nič manj kot petdeset gene, neposredno za popravilo. Vsak gen opravlja določene funkcije. Vključujejo: prepoznavanje, odstranjevanje, sintezo, pritrditev, identifikacijo učinkov ultravijoličnega sevanja in tako naprej. Na žalost so vsi geni, vključno s tistimi, ki so odgovorni za postopke popravila v celici, podvrženi mutacijskim spremembam. Če se to zgodi, potem sproščajo pogostejše mutacije v vseh celicah telesa.

Potem je nevarno poškodovati DNA

Vsak dan je DNA naših celic izpostavljen nevarnosti poškodb in patoloških sprememb. To olajšujejo okoljski dejavniki, kot so ultravijolično sevanje, aditivi za živila, kemikalije, temperaturne spremembe, magnetna polja, številne napetosti, sproščanje določenih procesov v telesu in še veliko več. Če se struktura DNA razbije, lahko povzroči težko celično mutacijo in v prihodnosti lahko povzroči raka. Zato ima telo nabor ukrepov za boj proti takšni škodi. Tudi če encimi ne morejo vrniti DNK v prvotni videz, sistem popravil deluje, da zmanjša škodo.

Homologna rekombinacija

Poglejmo, kaj je. Recombinacija je izmenjava genskega materiala v procesu porušitve in povezovanja molekul deoksiribonukleinske kisline. V primeru, da pride do prekinitev v DNK, se začne homologna rekombinacija. Pri tem se izmenjujejo fragmenti dveh molekul. Zaradi tega je izvirna struktura deoksiribonukleinske kisline natančno obnovljena. V nekaterih primerih lahko pride do penetracije DNK. Zahvaljujoč procesu rekombinacije je mogoče vključiti ta dva različna elementa.

Mehanizem rekuperacije in zdravja telesa

Reparacija je nepogrešljiv pogoj za normalno delovanje telesa. Bolj vsakodnevno in urno izpostavljeni grožnjam po poškodbah DNA in mutacijah se večcelična struktura prilagaja in preživi. To je tudi posledica vzpostavljenega sistema odškodnine. Pomanjkanje običajne restavrativne sposobnosti povzroča bolezni, mutacije in druge nepravilnosti. Ti vključujejo različne patologije razvoja, onkologijo in celo staranje sami. Zaradi dednih bolezni zaradi kršitev reparacije lahko pride do hudih malignih tumorjev in drugih anomalij telesa. Zdaj so bile ugotovljene nekatere bolezni, ki jih povzročajo okvare sistemov za popravilo DNK. To so, na primer, patologije, kot so Cochainov sindrom, kseroderma, rak debelega črevesa, trikodiodistrofija in nekateri raki.