שילומים: מה זה? מנגנוני תיקון DNA

שילומים - נכס תא חי להתמודד עם מגוון רחב של ניזק לדנ"א. בעולם שמחוץ ישנם גורמים רבים שיכולים לגרום לשינויים בלתי הפיכים אורגניזמים חיים. כדי לשמור על השלמות שלהם, כדי למנוע מוטציות פתולוגי ו בקנה אחד עם חיים, חייבת להיות מערכת של התאוששות עצמית. כפי שזה הפר את היושרה של החומר הגנטי של התא? שקול לשאלה זו ביתר פירוט. כמו כן, לברר מה הם מנגנוני התיקון של הגוף וכיצד הם פועלים.

ליקויי DNA

מולקולת חומצה דאוקסיריבונוקלאית עלולה להישבר במהלך ביוסינתזה, כמו גם תחת השפעת חומרים מזיקים. בין הגורמים השליליים, בפרט, כוללים את הטמפרטורה או כוח פיזי ממוצא שונה. אם השבר התרחש, תהליך פיצוי התא מתחיל. כך מתחיל שחזור של המבנה המקורי של מולקולת הדנ"א. לקבלת פיצוי לפגוש מתחמי אנזים ספציפיים שנמצאים בתוך התאים. מאז חוסר היכולת של תאים בודדים לבצע כמה מחלות הקשורות להתאוששות. המדע החוקר את תהליכי התיקון, - הוא ביולוגיה. בתוך המשמעת שבצעה הרבה בדיקות וניסויים, עקב אשר הוא הופך להיות קל יותר להבין את תהליך ההחלמה. יצוין כי מנגנוני תיקון DNA הם מאוד מעניינים, כמו ההיסטוריה של הגילוי והלימוד של תופעה זו. אילו גורמים תורמים תחילת ההתאוששות? כדי להתחיל את התהליך, יש צורך כי ממריץ DNA מושפע תיקון רקמות. מה זה, יותר לתאר בהמשך.

היסטוריה של גילוי

תופעה מפתיעה זו החלה ללמוד קלנר מדען אמריקאי. הגילוי המשמעותי הראשון למסע של תיקון חיפושים הפך תופעה כזו כמו photoreactivation. מלצר מונח זה נקרא ניזק אפקט הפחתת קרינת UV ובהיר תא פצוע שטופל פוסט זרם של אור של קרינת הספקטרום הנראה.

"התאוששות אור"

מאוחר יותר לומד קלנר יש המשך הגיוני ביצירות של ביולוגים אמריקאים Setlou, רופרט ואחרים. תודה על העבודה של קבוצה זו של מדענים כבר נקבעה באופן מהימן photoreactivation הוא תהליך המופעל על-ידי חומר מיוחד - אנזים מזרז המחשוף של הדימרים תימין. הם אלה, כפי שהתברר, נוצרו במהלך הניסויים תחת אור אולטרה סגול. לפיכך, אור הנראה בהיר השיק פעולת האנזים, אשר קדם מחשוף של הדימרים ולשחזר את המצב המקורי של הרקמות הפגועות. במקרה זה אנו מדברים על מגוון לאור תיקון DNA. אנו מגדירים אותה בצורה ברורה יותר. אנחנו יכולים לומר כי תיקון אור - הוא משחזר את המקורי נחשף לאור לאחר המבנה של נזק לדנ"א. עם זאת, תהליך זה אינו תורם רק לחיסול פציעה.

"Dark" התאוששות

זמן מה לאחר פתיחת האור התגלה תיקון כהה. תופעה זו מתרחשת ללא כל השפעה של קרן אור של הספקטרום הנראה. חוסן זו נמצא במהלך המחקר הרגיש של חיידקים מסוימים אולטרה קרני ו קרינה מייננת. תיקון דנ"א Dark - היכולת של התאים כדי להסיר כל חומצה פתוגניים שינויים דוקסיריבונוקלאית. אבל יש לומר כי לא מדובר בתהליך פוטו, בניגוד ההתאוששות הקלה.

מנגנון ניקוי נזק "כהה"

תצפיות של החיידקים הראו כי לאחר פרק זמן מסוים לאחר אורגניזם חד-תאיים קבל מנה של אולטרה הסגול, וכתוצאה מכך חלקים מסוימים של DNA ניזוקו, התא מווסת התהליכים הפנימיים שלה בצורה מסוימת. כתוצאה מכך, ה- DNA השונה הוא פשוט חתיכה לחתוך משרשרת משותפת. וכתוצאה מכך מחדש למלא את הפערים של החומר הדרוש חומצות אמינו. במילים אחרות, זה נעשה resynthesis של DNA. פתיחה של מדעני דבר כזה רקמות תיקון כהות - זהו צעד נוסף לחקור את היכולות ההגנתיות המדהימות של בעלי החיים ואת האדם.

כיצד מערכת התיקון

ניסויים חשפו מנגנוני התאוששות ועצם קיומה של יכולת זו, בוצעו באמצעות אורגניזמים חד-תאיים. אבל תהליכי התיקון טבועים תאי חיים של חיות ובני אדם. חלק מהאנשים סובלים קסרודרמה פיגמנטוזום. מחלה זו נגרמת על ידי חוסר היכולת של תאי resynthesize פגום DNA. Xeroderma בירושה. למה המערכת ותיקון? ארבעה אנזים, אשר שומרת את תהליך התיקון - A helicase DNA, -ekzonukleaza, פולימראז -ligaza. הראשון של תרכובות אלה הוא מסוגל לזהות נזק מולקולות שרשרת של חומצה דאוקסיריבונוקלאית. זה לא רק מכיר, אבל גם חותך את השרשרת במקום הנכון, כדי להסיר את החלק של המולקולה השונה. הסרת פיקדון מתבצעת עם exonuclease DNA. בא, הסינתזה של חלק חדש של מולקולת חומצה דאוקסיריבונוקלאית מחומצות אמינו במטרה להחליף את הקטע הפגום לחלוטין. ובכן פינאלה הליכים ביולוגיים מורכבים זה מבוצע עם אנזים האנזים דנ"א. הוא אחראי על הקובץ המצורף לחלק הפגום של המולקולה המסונתזת. לאחר כל ארבעת האנזימים עשו מלאכתם, מולקולת הדנ"א מתעדכנת לחלוטין וכל הניזק של העבר. כך חלקה עובד מנגנונים בתוך תאים חיים.

סיווג

בשלב זה, החוקרים זיהו את הסוגים הבאים של מערכות תיקון. הם מופעלים בהתאם לגורמים שונים. אלה כוללים:

1. בנוגע להפעלה מחדש.
2. התאוששות רקומבינציה.
3. תיקון של heteroduplexes.
4. תיקון כריתה.
5. האיחוד מחדש של קצוות שאינם הומולוגיים של מולקולות ה- DNA.

כל יצורים חד-תאיים יש לפחות שלוש מערכות אנזימטיות. כל אחד מהם יש את היכולת ליישם את תהליך ההחלמה. מערכות אלה כוללות: ישירה, כריתה ו postreplicative. שלושת הסוגים של תיקון DNA יש פרוקריוטים. באשר אאוקריוטים, הוא העומד לרשותם, מנגנונים נוספים, אשר נקראים מיס מתמטיות עבור מערכו ו Sos-תיקון. ביולוגיה בחן בפירוט את כל אלה סוגים של ריפוי עצמי של החומר הגנטי של התאים.

מנגנוני מבנה נוספים

תיקון ישיר - הוא הדרך הכי פחות מסובכת להיפטר של שינויי פתולוגיים DNA. זה מתבצע אנזימים ספציפיים. הודות להם, את שיקום המבנה של מולקולת הדנ"א הוא מאוד מהיר. באופן כללי, התהליך ממשיך בצעד אחד. אחד האנזימים הנ"ל הוא methyltransferase O6-methylguanine-DNA. מערכת תיקון כריתה - זהו הסוג של ריפוי עצמי של חומצה דאוקסיריבונוקלאית, אשר כרוכה גזירה את חומצות אמינו השונות, וההחלפה הבאה של האתרים מחדש המסונתזת שלהם. תהליך זה מתבצע בכמה שלבים. במהלך תיקון DNA postreplicative במבנה של מולקולת זו עשויה להיווצר בתוך שרשרת הערך הפער. אז הם סגרו בהשתתפות חלבון RecA. מערכת תיקון Postreplicative היא ייחודית בכך התהליך שלה חסר זיהוי שלב של שינויים פתוגניים.

מי אחראי על מנגנון ההתאוששות

נכון להיום, מדענים יודעים כי יצור כזה פשוט, כמו E. coli, יש לא פחות מחמישים גנים ישירות לתיקון. לכל גן אחריות מסוימת. אלה כוללים: איתור, הסרה, סינתזה, מצורף, זיהוי של תופעות של קרני UV, וכן הלאה. למרבה הצער, כל גנים, כולל אלה אחראים לתהליכי התיקון בתא, נתונים לשינויים מוטאציות. אם זה יקר, אז הם להשיק מוטציות נדירות יותר בכל התאים של הגוף.

ה- DNA נזק מסוכן

כל יום, ה- DNA של תאי הגוף שלנו נמצאים בסיכון של נזק ושינויים פתולוגיים. זה הקל על ידי גורמים סביבתיים כגון קרינת אולטרה סגולה, תוספי מזון, כימיקלים, טמפרטורות קיצוניות, שדה מגנטי, מדגיש רב ליזום תהליכים מסוימים בגוף, ועוד. אם מבנה DNA נשבר, זה יכול לגרום לתאי מוטציה חמורים ועלולים להוביל לסרטן בעתיד. זו הסיבה שהגוף הינו קומפלקס של צעדים כדי להתמודד עם פציעות כאלה. גם אם האנזימים אינם יכולים לחזור אל המראה המקורי של ה- DNA, מערכת תיקון תצליח לשמור ניזק למינימום.

הומולוגי

אנו מבינים מה זה. רקומבינציה הוא חילופי החומר הגנטי של מולקולות הפער ואת המתחם של חומצה דאוקסיריבונוקלאית. במקרה שבו יש הפסקות ב DNA, תהליך הומולוגי מתחיל. במהלך זה הוא חליף שבר שתי מולקולות. עם המבנה המקורי במדויק משוחזר זו של חומצה דאוקסיריבונוקלאית. חדירה של דנ"א יכולה להתרחש במקרים מסוימים. באמצעות תהליך של רקומבינציה אפשרי לשלב שני אלמנטים שונים.

מנגנון ההתאוששות של הגוף ובריאות

התיקון - הוא תנאי מוקדם של התפקוד התקין של הגוף. נתון יומי ואיומים לשעה לנזק ב- DNA מוטציות, במבנה רב-תאיים מסתגל ושורדת. זו מתרחשת גם בשל מערכת תיקון הוקמה. חוסר החוסן נורמלי גורם מוטציה למחלה וחריגה אחרים. אלו כוללים מגוון של פתולוגיה, אונקולוגיה ואף ההזדקנות עצמו. מחלות תורשתיות בשל הפרעות של תיקון יכול להוביל גידולים ממאירים חמור והפרעות אחרות של האורגניזם. עכשיו זיהה מחלות מסוימות נגרמות על ידי מערכות תיקון תקלה היא DNA. אלה הם, למשל, מחלות כמו תסמונת Cockayne, xeroderma, nonpolyposis סרטן המעי הגס, Trichothiodystrophy וסוגים מסוימים של סרטן.