DNA-skade kan være forårsaket av en rekke årsaker som UV-stråling. Denne skaden blir deretter reparert av en rekke DNA-reparasjonsmekanismer, slik at påfølgende proteinbiosyntese, som er nødvendig for alle prosesser i kroppen, kan gå jevnt.
Hva er DNA-reparasjon?
DNA består av en dobbel streng og multipliseres kontinuerlig. Denne prosessen kalles DNA-replikasjon. I løpet av denne prosessen kan det oppstå feil som må repareres. Dette er imidlertid bare en grunn til mulig DNA-skade. Skader på DNA kan også skyldes eksterne faktorer som f.eks UV-stråling. Dette fører da til mutasjoner som påvirker proteiner produsert. De mister funksjonen eller blir for aktive, de kan ikke lenger nå målet i cellen, eller de kan ikke lenger nedbrytes av cellen når proteinet ikke lenger er nødvendig. Det er forskjellige DNA-reparasjonsmekanismer. Hvilken mekanisme som trer i kraft, avhenger av typen DNA-skade. Det kan være reparasjon av et enkeltstrengsbrudd eller dobbeltstrengsbrudd, samt reparasjon av individ baser. Reparasjonen utføres av enzymer som setter sammen DNA når det går i stykker. Dette er ligaser. Bytte av baser blir utført av rekombinaser og polymeraser. DNA-helikaser brukes til å slappe av DNA. De forbereder de berørte DNA-segmentene for reparasjon.
Funksjon og oppgave
Når DNA brytes, kan forskjellige reparasjonsmekanismer tre i kraft. Disse mekanismene kalles homolog eller ikke-homolog rekombinasjon. Rekombinasjon skjer ikke bare i tilfeller av DNA-skade, men også under reproduksjon, når rekombinasjon av DNA fra begge partnere forekommer og embryo er formet. Denne rekombinasjonen kalles da seksuell rekombinasjon. I homolog rekombinasjon for eliminering av DNA-skade, forekommer sidestillingen av to like, homologe DNA-tråder. Deretter skjer sammenkobling av DNA-strengene, og et spesifikt DNA-segment utveksles mellom de to strengene. I mellomtiden dannes den såkalte "Holliday-strukturen" av DNA. Denne utvekslingsprosessen utføres av spesielle enzymer kalt rekombinaser. Et brudd kan også oppstå ved direkte kobling av to DNA-ender. I dette tilfellet er det ingen homolog sekvens, noe som betyr at et gap i DNA mellom to ender må fylles for å skape den manglende homologe regionen. Dette kalles “synteseavhengig strengannealing” og DNA-polymeraser kommer ut av Lϋ-hjørnene. Et annet reparasjonsalternativ er å forkorte to ender til de kan slås sammen igjen slik at regionene stemmer overens. Dette kalles "enkeltstrengsglødning." Dette resulterer i tap av korte DNA-regioner. Denne reparasjonen utføres av reparasjonssystemet for nukleotideksisjon. Ikke-homologe reparasjonsprosesser utføres uavhengig av samsvarende DNA-sekvenser. To hovedreparasjoner skiller seg ut her. Ikke-homolog sluttforbindelse forbinder direkte to DNA-dobbeltstrenger ved enzymet ligase. Sammenlignet med de andre nevnte prosessene, krever ikke denne reparasjonen en homolog sekvens, som fungerer som en guide for å sikre at så få feil som mulig oppstår i DNA etter reparasjon. En annen sekvens av DNA-reparasjon er "mikrohomologimediert sluttforbindelse." Dette innebærer sletting, fjerning av DNA-regioner. Også her brukes ingen Fϋ-veiledning. Denne reparasjonen anses som svært utsatt for feil, og er ofte årsaken til utviklingen av mutasjoner.
Sykdommer og lidelser
Defekt DNA-reparasjon produserer en rekke sykdommer, hvis spesifikke uttrykk avhenger av hvilken DNA-region og hvilke gener som er påvirket av disse feilene. En gruppe av slike sykdommer kalles kromosombrytningssyndrom. I dette tilfellet, Brϋche i DNA, som er pakket inn kromosomer, blir ikke reparert riktig, og disse Brϋche forekommer også oftere enn i normale tilfeller. Denne typen sykdom er arvelig. En kjent sykdom i denne gruppen er Werner syndrom. Dette er en autosomal recessiv sykdom, dvs. mutasjonen som forårsaker denne sykdommen er lokalisert på en av autosomene, en av kromosomer (unntatt kjønnskromosomene). Det er recessivt, det er mindre sannsynlig å ha en effekt på fenotypen enn en dominerende gen mutasjon. Werner syndrom påvirker hovedsakelig mesodermal vev. Det er økt aldring av den berørte personen etter puberteten. En annen lidelse fra kategorien kromosombrytningssyndrom er Louis Bar syndrom. Det er også en autosomal recessiv lidelse. I denne sykdommen er det et stort antall forskjellige symptomer. Disse kan forklares med at a gen påvirkes som gjenkjenner DNA-skade av UV-stråling og er også involvert i reguleringen av DNA-reparasjon. Nevrologiske feil oppstår, samt en svekkelse av immunsystem. Dette resulterer i en rekke andre sykdommer som lungebetennelse. Videre sykdommen xeroderma pigmentosum er en sykdom som kan telles til denne klassen. Det er en sykdom i hud. De berørte individene kalles også barn med måneskinn. Gener som koder for enzymer av DNA-reparasjonsmekanismen er påvirket av feil. De hud påvirkes av UV-stråling, noe som fører til utvikling av hudtumorer. Berørte individer må unngå dagslys, noe som påvirker hele livets rytme.
