Πώς ρυθμίζει ένα κύτταρο την επισκευή του κατεστραμμένου DNA του;
1.
Τα κύτταρα έχουν εξειδικευμένες πρωτεΐνες που παρακολουθούν συνεχώς το DNA για βλάβη. Όταν εμφανιστεί βλάβη στο DNA, αυτές οι πρωτεΐνες αισθητήρων συνδέονται με την κατεστραμμένη θέση, ξεκινώντας τη διαδικασία επισκευής DNA.
2. Διαδρομές επισκευής DNA:
Υπάρχουν αρκετές οδούς επισκευής DNA, καθένα εξειδικευμένο στην επισκευή συγκεκριμένων τύπων βλάβης του DNA. Η επιλογή της οδού επισκευής εξαρτάται από τη φύση και την έκταση της βλάβης.
Α) Επισκευή εκτομής βάσης (BER):Η BER επισκευάζει τη βλάβη σε μεμονωμένες βάσεις, όπως η οξειδωτική βλάβη ή η αλκυλίωση.
Β) Επισκευή εκτομής νουκλεοτιδίων (NER):Το NER αφαιρεί τις ογκώδεις βλάβες του DNA που προκαλούνται από ακτινοβολία υπεριώδους ή ορισμένες χημικές ουσίες.
γ) Επισκευή αναντιστοιχίας (MMR):Το MMR διορθώνει σφάλματα που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της αντιγραφής του DNA, εξασφαλίζοντας την πιστότητα του νεοσυσταθέν DNA.
D) Ο ομόλογος ανασυνδυασμός (HR):Η HR επισκευάζει διαλείμματα διπλής έλικας χρησιμοποιώντας μια μη κατεστραμμένη ομόλογη αλληλουχία DNA ως πρότυπο.
ε) Μη ομόλογη σύνδεση (NHEJ):Το NHEJ ενώνει άμεσα τα σπασμένα άκρα του DNA, συχνά με κάποια απώλεια γενετικών πληροφοριών.
3. Ρύθμιση της επισκευής DNA:
Τα κύτταρα ρυθμίζουν αυστηρά τις οδούς επισκευής του DNA για τη διατήρηση της γονιδιωματικής σταθερότητας και την πρόληψη υπερβολικών δραστηριοτήτων επισκευής που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε μεταλλάξεις. Ακολουθούν ορισμένοι μηχανισμοί ρύθμισης:
Α) Σημεία ελέγχου κυτταρικού κύκλου:Η βλάβη του DNA μπορεί να προκαλέσει σημεία ελέγχου κυτταρικού κύκλου, σταματώντας την εξέλιξη του κυττάρου μέσω του κυτταρικού κύκλου για να επιτρέψει επαρκή χρόνο για επισκευή πριν από την αντιγραφή ή τη διαίρεση.
Β) Πρωτεΐνες επιδιόρθωσης DNA:Η έκφραση και η δραστικότητα των πρωτεϊνών επιδιόρθωσης DNA ρυθμίζονται από διάφορα κυτταρικά σήματα, συμπεριλαμβανομένης της ίδιας της βλάβης του DNA. Ορισμένες πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην επισκευή του DNA εκφράζονται συστατικά, ενώ άλλες προκαλούνται ως απόκριση σε βλάβη του DNA.
Γ) Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις:Οι πρωτεΐνες επιδιόρθωσης DNA μπορούν να υποβληθούν σε μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις, όπως η φωσφορυλίωση, η ακετυλίωση ή η ουβικιτινίωση, οι οποίες διαμορφώνουν τη δραστικότητα, τη σταθερότητα και τις αλληλεπιδράσεις τους με άλλες πρωτεΐνες.
D) Μηχανές σηματοδότησης:Η βλάβη του DNA ενεργοποιεί συγκεκριμένες οδούς σηματοδότησης, όπως η οδός απόκρισης βλάβης DNA (DDR), η οποία συντονίζει την επισκευή του DNA, τα σημεία ελέγχου του κυτταρικού κύκλου και άλλες κυτταρικές αποκρίσεις σε βλάβη του DNA.
Συνολικά, τα κύτταρα χρησιμοποιούν εξελιγμένους ρυθμιστικούς μηχανισμούς για να εξασφαλίσουν αποτελεσματική και ακριβή επισκευή του κατεστραμμένου DNA, διατηρώντας έτσι την ακεραιότητα του γονιδιώματος και τη διατήρηση της κυτταρικής ομοιόστασης. Η δυσλειτουργία των οδών επιδιόρθωσης του DNA μπορεί να οδηγήσει σε γονιδιωματική αστάθεια και να συμβάλει σε διάφορες ανθρώπινες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου και των γενετικών διαταραχών.
