Dna-Reparation
Ved DNA-reparation forstås de processer, hvorved en celle identificerer og korrigerer skader på sine DNA-molekyler.
I celler beskadiger normale metaboliske aktiviteter og miljøfaktorer som f.eks. UV-lys og stråling DNA. Der er op til en million molekylære læsioner pr. celle pr. dag. Mange af disse læsioner forårsager strukturelle skader på DNA-molekylet og kan ændre eller fjerne cellens evne til at transskribere det berørte gen. Andre læsioner forårsager potentielt skadelige mutationer i cellens genom, som påvirker dattercellens overlevelse efter celledelingen. DNA-reparationsprocessen skal være konstant aktiv, så den kan reagere hurtigt på enhver skade i DNA-strukturen.
Hastigheden af DNA-reparation afhænger af mange faktorer, herunder celletypen, cellens alder og det ekstracellulære miljø. En celle, der har akkumuleret mange DNA-skader, eller en celle, der ikke længere reparerer skader effektivt, kan gå ind i en af tre tilstande:
DNA-skader, der resulterer i flere ødelagte kromosomer
DNA-reparation
Hastigheden af DNA-reparation afhænger af mange faktorer, herunder celletypen, cellens alder og det ekstracellulære miljø. Mange gener, som oprindeligt blev vist at have indflydelse på levetiden, har vist sig at være involveret i reparation og beskyttelse af DNA-skader.
Skader og mutation
DNA-skader og mutationer er grundlæggende forskellige.
- Skader er fysiske abnormiteter i DNA'et, f.eks. enkelt- og dobbeltstrengsbrud. DNA-skader kan genkendes af enzymer, og de kan derfor repareres. Reparation har brug for den uskadte sekvens i den komplementære DNA-streng eller i et homologe kromosom. Hvis en celle bevarer en DNA-skade, kan transkriptionen af et gen forhindres, og dermed vil oversættelsen til et protein også blive blokeret. Replikationen kan også blive blokeret, eller cellen kan dø.
- En mutation er en ændring i DNA's basesekvens. En mutation kan ikke genkendes af enzymer, når først baseændringen er til stede i begge DNA-strenge, så en mutation kan ikke repareres. På celleniveau kan mutationer forårsage ændringer i proteinfunktion og -regulering. Mutationer replikeres, når cellen replikerer. I en population af celler vil mutante celler øges eller mindskes i hyppighed i overensstemmelse med mutationens virkninger på cellens evne til at overleve og reproducere sig selv.
Selv om de er forskellige fra hinanden, er DNA-skader og mutationer relateret til hinanden, fordi DNA-skader ofte forårsager fejl i DNA-syntesen under replikation eller reparation; disse fejl er en vigtig kilde til mutationer. DNA-skader i celler, der ofte deler sig, er en fremtrædende årsag til kræft, fordi de giver anledning til mutationer. I modsætning hertil er DNA-skader i celler, der deler sig sjældent, sandsynligvis en fremtrædende årsag til aldring.
Forskning med Nobelprisen 2015
Nobelprisen i kemi i 2015 gik til tre forskere, der hver især opdagede en del af historien om DNA-reparation.
- Tomas Lindahl FRS, der er svensker og arbejder i Storbritannien, opdagede en mekanisme, der kaldes base excision repair. Den modvirker nedbrydningen af DNA.
- Den tyrkiskfødte Aziz Sancar, professor ved University of North Carolina, fandt en anden DNA-reparation kaldet nukleotid-excisionsreparation.
- Amerikaneren Paul Modrich fra Duke University i North Carolina viste, hvordan cellerne retter op på DNA-fejl, der opstår under celledelingen. Denne mekanisme, der kaldes mismatch-reparation, resulterer i en 1.000-dobling af fejlfrekvensen, når DNA replikeres.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er DNA-reparation?
Svar: DNA-reparation er den proces, hvorved en celle identificerer og korrigerer skader på sine DNA-molekyler forårsaget af normale metaboliske aktiviteter og miljøfaktorer som f.eks. UV-lys og stråling.
Spørgsmål: Hvor mange molekylære læsioner kan der opstå pr. celle pr. dag?
Svar: Der kan forekomme op til en million molekylære læsioner pr. celle pr. dag.
Spørgsmål: Hvad kan strukturelle skader på DNA-molekylet forårsage?
Svar: Strukturelle skader på DNA-molekylet kan ændre eller fjerne cellens evne til at transskribere det pågældende gen.
Spørgsmål: Hvad kan potentielt skadelige mutationer, der er fremkaldt af DNA-læsioner, påvirke?
Svar: Potentielt skadelige mutationer forårsaget af DNA-læsioner kan påvirke overlevelsen af cellens datterceller, når den deler sig.
Spørgsmål: Hvorfor skal DNA-reparationsprocessen være konstant aktiv?
A: DNA-reparationsprocessen skal være konstant aktiv, så den kan reagere hurtigt på enhver skade i DNA-strukturen.
Spørgsmål: Hvilke faktorer kan påvirke hastigheden af DNA-reparation?
Svar: Mange faktorer kan påvirke DNA-reparationshastigheden, herunder celletype, cellens alder og det ekstracellulære miljø.
Spørgsmål: Hvad kan der ske med en celle, der har akkumuleret mange DNA-skader, eller som ikke længere reparerer skader effektivt?
Svar: En celle, der har akkumuleret mange DNA-skader, eller en celle, der ikke længere reparerer skader effektivt, kan gå ind i en af tre tilstande.
