DNA:n korjausmekanismeista

Otan Wikipediasta ja suomalaisesta solubiologiasta tähän epruskäsiteet DNA:n korjaamisesta, koska sirtuiinit liikkuvat siinä tasossa ja korjausjärjestelmien nimiä esiintyy monen sirtuiinin yhteydessä ja muidenkin sinkkipitoisten  funktionaalisten  proteiinien yhteydessä.

(1)  DNA.n korjausmekanismit  suomenkielisestä  solubiologiasta.

Sitaatti:  DNA:n korjausmekanismit

Muista makromolekyyleistä poiketen DNA-molekyyleillä on omat korjausmekanisminsa. DNA.n korjaus on solujen toiminnalle tärkeää ja korjaamattomat vauriot voivat aiheuttaa mm. syövän. Kaikilla soluilla onkin useita korjausmekanismeja. DNA:n korjauksen tärkeyttä kuvaa myös se, että kun muissa metabolisissa reaktioissa käytetään mahdollisimman pieniä, tilanteeseen optimoituja määriä energiaa (ATP:tä), DNA:n korjaukseen käytetään varsin runsaasti ATP:tä.
 
Jo DNA:n polymerisaation eli replikaation yhteydessä toimiva DNA-polymeraasi oikolukee tuottamaansa DNA:ta eli poistaa lisäämänsä väärät nukleotidit (nk. 3'-5'-eksonukleaasiaktiivisuus).

Jos DNA:han kuitenkin jää virheitä replikaation jälkeen, ne korjataan nopeasti. DNA on solussa normaalisti metyloituna ja vain hetken replikaation jälkeen uusi juoste on metyloimaton. Tämän perusteella solu voi erottaa uuden ja vanhan juosteen ja korjata väärin pariutuneet emäsparit vanhan juosteen sekvenssin mukaisiksi. 

 Emäksen poisto korjaus, (BER, Base Excision Repair) 
DNA:n nukleotidien emäkset (bases) voivat vaurioitua, esimerkkinä sytosiinin deaminaation seurauksena syntyvä urasiili (normaalisti vain RNA:ssa esiintyvä emäs). Tällaisia vaurioituneita emäksiä poistavat DNA:sta omat entsyyminsä (DNA-glykosylaasit). Poistetun emäksen kohdalle tehdään myös sokerifosfaattirankaan katkos (endonukleaasi-entsyymi).

 Nukleotidin poisto korjaus (NER, Nucleotide Excision repair)
 Joissakin tapauksissa vaurioituneet nukleotidit poistetaan suoraan kokonaan (ei emästä erikseen, eksinukleaasi-entsyymi). Emäksen/nukleotidin poistamisen jälkeen DNA-polymeraasi ja ligaasi korjaavat vauriokohdan. Lisäksi joitakin emäsvaurioita voidaan korjata katkaisematta juostetta. Esimerkkinä O⁶-metyyliguaniinin korjaaminen, missä ylimääräisen metyyliryhmän poistamiseen kulutetaan yksi metyylitransferaasiproteiini jokaista vauriota kohti.

Vaurion ohitus korjaus  (TLR,  trans lesional repair) 
Replikaation aikana kohdattavat vauriot voidaan E. colissa korjata kahdella eri tavalla. Normaalisti DNA-polymeraasi III ei voi kahdentaa virhekohtaa, vaan hyppää sen yli ja jatkaa replikaatiota vähän matkan päästä. Replikaation jälkeen tämä kohta korjataan rekombinaation avulla.

Jos vaurioita on paljon, normaali replikaatio pysähtyy. Tällaisessa stressitilanteessa replikaatiota hoitavat entsyymit, joiden kanssa DNA-polymeraasi III voi kahdentaa myös vaurioituneita kohtia, mutta samalla syntyy mutaatioita. Stressitilanteen replikaatio johtaakin usein solun kuolemaan.

2)  Wikipedia teksti : DNA:n korjaus

https://fi.wikipedia.org/wiki/DNA:n_korjaus

DNA:n korjaus on joukko toimintoja, jotka korjaavat solujen perimään syntyneitä DNA-vaurioita. Jos DNA-vaurioita sattuisi hyvin usein, solujen toiminta estyisi. DNA-vaurioita aiheuttavat muun muassa aineenvaihdunnan reaktioissa syntyvät tuotteet ja ympäristön mutageeniset vaikutukset, muun muassa säteily. DNA-vauriot muuttavat yleensä DNA:n kaksoiskierrerakennetta, mitä solu käyttää hyväksi tunnistaessaan vauriokohtia. DNA-vauriot eroavat mutaatioista siten, että DNA:n korjausmekanismit eivät kykene tunnistamaan mutaatioita (muutoksia DNA:n nukleotidijärjestyksessä). DNA:n korjaukseen osallistuu monia erikoistuneita entsyymejä ja muita proteiineja, jotka ovat hyvin konservoituneita prokaryooteissa ja eukaryooteissa. DNA-korjausmekanismit eivät toimi täydellisesti. Pieni osa vaurioista jää aina korjaamatta, mikä saattaa johtaa mutaatioon.

Sisällysluettelo

• 1 Korjausmekanismit
  • 1.1 Suora palautus
  • 1.2 Yhden DNA-nauhan korjaus
  • 1.3 DNA-katkokset
• 2 Korjausmekanismin luonteesta
• 3 Korjausmekanismin merkitys
• 4 Katso myös
• 5 Lähteet
  

Korjausmekanismit

Suora palautus

Solussa toimii entsyymejä, jotka katalysoivat DNA vaurioita aiheuttavien kemiallisten reaktioiden käänteisreaktioita. Fotolyaasi -entsyymillä on kyky hajottaa pyrimidiini-dimeerejä, joita syntyy mm. UVB-säteilyn vaikutuksesta. Metyyli-guaniini-metyyli-transferaasi voi demetyloida metyyli-guaniini-emäksiä takaisin guaniini-emäksiksi.

Yhden DNA-nauhan korjaus ( single strand DNA lesion) 

Kun vain toinen DNA:n nauhoista on vaurioitunut, solu kykenee hyödyntämään eheää nauhaa mallina korjatessaan vauriota.

• Emäksen korjaus (engl. Base excision repair) korjaa oksidaation, alkylaatio tai deaminaation aiheuttamia vaurioita DNA:n emäksissä. Emäksen korjaus käynnistyy, kun DNA glykosylaasi tunnistaa ja poistaa viallisen emäksen DNA:ssa muodostaen ns. AP-kohdan DNA:han. Seuraavaksi AP endonukleaasi poistaa nukleotidin muut osat AP-kohdasta, minkä jälkeen DNA polymeraasi I ja DNA ligaasi paikkaavat aukon käyttäen hyväksi eheää DNA nauhaa.
• Nukleotidin korjaus (engl. Nucleotide excision repair) kykenee korjaamaan suurempia vaurioita, joita aiheuttaa mm. kemikaalit ja säteily. Nukleotidivauriot aiheuttavat muutoksia DNA kaksoiskierrerakenteeseen (helix rakenteeseen) , jotka mekanismi kykenee tunnistamaan. Korjaus on monimutkainen prosessi, johon osallistuu lukuisia eri proteiineja. Emäksen korjauksen tapaan siinä ensin poistetaan vaurioituneet nukleotidit ja täydennetään syntynyt aukko käyttäen hyväksi eheää nauhaa.
• Yhteensopimattomien nukleotidien korjaus (engl. Mismatch repair) korjaa DNA replikaatiossa tai rekombinaatiossa syntyneitä virheitä. Solussa on joukko tähän tehtävään erikoistuneita proteiineja.
  

DNA-kaksoiskatkos   (DNA DSB, double strand break) 

DNA:n katkeamiset ovat erityisen vaarallisia solulle, koska ne saattavat johtaa genomin uudelleen järjestymiseen. Tunnetaan kolme eri mekanismia, jotka voivat korjata katkenneen DNA:n, NHEJ (engl. Non-homologous end joining)
 (engl. MMEJ microhomology-mediated end joining)
ja homologinen rekombinaatio..

Korjausmekanismin luonteesta

DNA:n jakautumisessa eli replikaatiossa syntyy hyvin paljon kopiointivirheitä.
Ensimmäinen korjausmekanismin vaihe korjaa yksittäisten emästen kopiointivirheitä eli pistemutaatioita.
 Toisessa vaiheessa DNA-polymeraasiin liittyvät entsyymit alentavat mutaatioita.
 Kolmannessa vaiheessa DNA:n jakautumista ohjaava mekanismi alentaa vielä hyvin runsaasti mutaatioita.
 Korjausmekanismi on itsessään altis mutaatioille, ja saattaa joskus kytkeytyä ainakin osittain pois päältä.

Korjausmekanismin merkitys

DNA-vaurioon reagoiminen ja vaurion korjaaminen on erittäin tärkeää solun elossa pysymiselle ja sairauksien ehkäisemiselle. Toisaalta epätäydellisen DNA:n korjauksen seurauksena syntyvät emäsmuutokset mahdollistavat geenien ja genomin muuttumisen, mikä on evoluution perusta. Toisin sanoen epätäydellinen DNA:n korjaus synnyttää mutaatioita ja näin geneettistä variaatiota. Geneettinen variaatio on puolestaan luonnonvalinnan "polttoainetta". Täydellinen DNA:n korjaussysteemi johtaisi evoluution pysähtymiseen. Toisaalta biologisen yksilön kannalta geneettinen stabiilisuus on hyvä asia.
DNA:n korjauksen tärkeydestä kertoo se, että solut investoivat suhteellisen paljon DNA:n korjausentsyymien valmistamiseen. Esimerkiksi bakteeriien ja hiivojen genomien analyysissa on selvinnyt, että suuri osa niiden koodaavasta DNA:sta on omistettu pelkästään DNA:n korjaustoiminnoille. DNA:n korjauksen tärkeyttä kuvastaa myös se, että jos jokin DNA:n korjausgeeni inaktivoidaan, mutaatioden määrä kasvaa huomattavasti kyseessä olevassa organismissa (Alberts et al. 2002).
Monet DNA:n korjaus reitit ja niitä koodaavat geenit löydettiin ensimmäisenä bakteereista. Nykyään tiedetään, että monet näistä geeneistä toimivat myös muissa eliöissä mukaan luettuna ihmisessä.