תיקון DNA: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

נזק ל- DNA יכול להיגרם ממגוון סיבות כגון קרינת UV. לאחר מכן מתקנים נזקים אלה על ידי מגוון מנגנוני תיקון דנ"א, כך שביוסינתזה של חלבונים שלאחר מכן, הנחוצה בכל התהליכים בגוף, תוכל להתקדם בצורה חלקה.

מהו תיקון DNA?

ה- DNA מורכב מחוט כפול ומכופל ברציפות. תהליך זה נקרא שכפול DNA. במהלך תהליך זה, עלולות להתרחש שגיאות שיש לתקן. עם זאת, זו רק סיבה אחת לפגיעה אפשרית ב- DNA. נזק ל- DNA יכול להיגרם גם מגורמים חיצוניים כמו קרינת UV. זה מוביל למוטציות שמשפיעות על ה- חלבונים מיוצר. הם מאבדים את תפקודם או הופכים פעילים מדי, הם כבר לא יכולים להגיע ליעדם בתא או שהם כבר לא יכולים להיות מושפלים על ידי התא כאשר אין עוד צורך בחלבון. ישנם מנגנוני תיקון DNA שונים. איזה מנגנון נכנס לתוקף תלוי בסוג הנזק ל- DNA. זה יכול להיות תיקון של הפסקה חד-חוטית או שבירה של שני גדילים, כמו גם תיקון של יחיד בסיסים. התיקון מתבצע על ידי אנזימים שמרכיבים מחדש את ה- DNA כשהוא נשבר. אלה ליגזות. חילופי הדברים בסיסים מתבצע על ידי רקומבינזות ופולימראזות. מסוקי דנ"א משמשים לפירוק דנ"א. הם מכינים את קטעי ה- DNA המושפעים לתיקון.

פונקציה ומשימה

כאשר DNA נשבר, מנגנוני תיקון שונים יכולים להיכנס לתוקף. מנגנונים אלה נקראים רקומבינציה הומולוגית או לא-הומולוגית. רקומבינציה מתרחשת לא רק במקרים של נזק ל- DNA, אלא גם במהלך רבייה, כאשר מתרחשת רקומבינציה של DNA משני בני הזוג וה עובר נוצר. רקומבינציה זו מכונה אז רקומבינציה מינית. בשילוב הומולוגי למען חיסול של נזק ל- DNA, מתרחש הצמדת שני גדילי DNA דומים והומולוגיים. לאחר מכן מתרחש זיווג של גדילי ה- DNA ומחליף קטע DNA ספציפי בין שני הגדילים. בינתיים נוצר מה שמכונה "מבנה הולידיי" של ה- DNA. תהליך חילופי זה מתבצע על ידי מיוחד אנזימים נקרא רקומביננות. הפסקה יכולה להתרחש גם על ידי קישור ישיר של שני קצוות DNA. במקרה זה, אין רצף הומולוגי, כלומר יש למלא פער ב- DNA בין שני קצוות כדי ליצור את האזור ההומולוגי החסר. זה נקרא "חישול גדילי תלוי סינתזה" ופולימראזות DNA יוצאות מפינות Lϋ. אפשרות תיקון נוספת היא לקצר שני קצוות עד שניתן יהיה להצטרף אליהם מחדש כך שהאזורים יתאימו. זה נקרא "חישול חד-גדילי". התוצאה היא אובדן אזורים קצרים של DNA. תיקון זה מבוצע על ידי מערכת תיקון כריתה של נוקלאוטיד. תהליכי תיקון לא הומולוגיים מתבצעים ללא תלות ברצפי DNA תואמים. נבדלים כאן שני תיקונים עיקריים. צירוף קצה לא הומולוגי מצטרף ישירות לשני גדילי DNA כפולים על ידי האנזים ליגזה. בהשוואה לתהליכים האחרים שהוזכרו, תיקון זה אינו מצריך רצף הומולוגי, המשמש כמדריך להבטיח כי כמה שפחות טעויות יופיעו ב- DNA לאחר התיקון. רצף נוסף של תיקון DNA הוא "חיבור קצה בתיווך מיקרו-הומולוגיה." זה כולל מחיקה, הסרת אזורי DNA. גם כאן לא משתמשים ב Fϋ הנחיות. תיקון זה נחשב למועד מאוד לטעויות ולעתים קרובות הוא הסיבה להתפתחות מוטציות.

מחלות והפרעות

תיקון דנ"א פגום מייצר מגוון מחלות, שהביטוי הספציפי שלהן תלוי באיזור ה- DNA ואילו גנים מושפעים מפגמים אלה. קבוצה אחת של מחלות כאלה נקראת תסמונת שבירת כרומוזומים. במקרה זה, Brϋche ב- DNA, שנארזים ב הכרומוזומים, אינם מתוקנים כראוי וגם Brϋche אלה מתרחשים בתדירות גבוהה יותר מאשר במקרים רגילים. סוג זה של מחלה הוא תורשתי. מחלה ידועה בקבוצה זו היא תסמונת ורנר. זוהי מחלה אוטוזומלית רצסיבית, כלומר המוטציה הגורמת למחלה זו נמצאת באחד האוטוסומים, אחד הכרומוזומים (למעט כרומוזומי המין). זה רצסיבי, פחות יש השפעה על הפנוטיפ מאשר דומיננטי גֵן מוּטָצִיָה. תסמונת ורנר משפיעה בעיקר על רקמת המזודרם. יש הזדקנות מוגברת של האדם הפגוע לאחר גיל ההתבגרות. הפרעה נוספת מקטגוריית תסמונות שבירת הכרומוזום היא לואי בר תִסמוֹנֶת. זו גם הפרעה אוטוזומלית רצסיבית. במחלה זו יש מספר גבוה של תסמינים שונים. ניתן להסביר את אלה בכך שא גֵן מושפע אשר מזהה נזק ל- DNA על ידי קרינת UV ועוסק גם בהסדרת תיקון DNA. פגמים נוירולוגיים מתרחשים, כמו גם פגיעה ב המערכת החיסונית. התוצאה היא מספר מחלות אחרות כגון דלקת ריאות. יתר על כן, המחלה xeroderma pigmentosum היא מחלה שניתן לספור למעמד זה. זו מחלה של עור. האנשים המושפעים מכונים גם ילדים לאור הירח. גנים המקודדים עבור אנזימים של מנגנון תיקון ה- DNA מושפעים מפגמים. ה עור מושפע מקרינת UV, המובילה להתפתחות גידולי עור. אנשים מושפעים חייבים להימנע מאור יום, המשפיע על כל קצב החיים.