Репарация ДНК

Скорость восстановления ДНК зависит от многих факторов, включая тип клетки, возраст клетки и внеклеточную среду. Оказалось, что многие гены, которые, как первоначально было показано, влияют на продолжительность жизни, участвуют в восстановлении и защите от повреждений ДНК.

Повреждения ДНК и мутации принципиально отличаются.

• Повреждения - это физические аномалии в ДНК, такие как однонитевые и двунитевые разрывы. Повреждения ДНК могут распознаваться ферментами, поэтому они могут быть восстановлены. Для восстановления необходима неповрежденная последовательность в комплементарной нити ДНК или в гомологичной хромосоме. Если в клетке сохраняются повреждения ДНК, транскрипция гена может быть предотвращена, и, следовательно, трансляция в белок также будет заблокирована. Репликация также может быть заблокирована или клетка может погибнуть.
• Мутация - это изменение последовательности оснований в ДНК. Мутация не может быть распознана ферментами, если изменение основания присутствует в обеих нитях ДНК, поэтому мутация не может быть восстановлена. На клеточном уровне мутации могут вызывать изменения в функции и регуляции белков. Мутации воспроизводятся при репликации клетки. В популяции клеток частота мутантных клеток увеличивается или уменьшается в зависимости от влияния мутации на способность клетки выживать и размножаться.

Повреждения ДНК и мутации, хотя и отличаются друг от друга, связаны между собой, поскольку повреждения ДНК часто вызывают ошибки синтеза ДНК во время репликации или репарации; эти ошибки являются основным источником мутаций. Повреждения ДНК в часто делящихся клетках, поскольку они приводят к мутациям, являются основной причиной рака. Напротив, повреждения ДНК в нечасто делящихся клетках, вероятно, являются основной причиной старения.

Нобелевская премия по химии 2015 года была присуждена трем ученым, каждый из которых открыл часть истории восстановления ДНК.

• Томас Линдал FRS, швед, работающий в Великобритании, открыл механизм, называемый эксцизионной репарацией оснований. Он противодействует разрушению ДНК.
• Уроженец Турции Азиз Санкар, профессор Университета Северной Каролины, обнаружил другой способ восстановления ДНК, называемый эксцизионной репарацией нуклеотидов.
• Американец Пол Модрич из Университета Дьюка в Северной Каролине показал, как клетки исправляют дефекты ДНК, возникающие при делении клеток. Этот механизм, называемый исправлением несоответствий, приводит к 1000-кратному снижению частоты ошибок при репликации ДНК.