DNA-schade kan worden veroorzaakt door verschillende oorzaken, zoals UV straling Deze schade wordt vervolgens hersteld door een verscheidenheid aan DNA-herstelmechanismen, zodat de daaropvolgende eiwitbiosynthese, die nodig is voor alle processen in het lichaam, soepel kan verlopen.
Wat is DNA-reparatie?
DNA bestaat uit een dubbele streng en wordt continu vermenigvuldigd. Dit proces wordt DNA-replicatie genoemd. Tijdens dit proces kunnen er fouten optreden die gerepareerd moeten worden. Dit is echter slechts één reden voor mogelijke DNA-schade. Schade aan DNA kan ook worden veroorzaakt door externe factoren zoals UV straling Dit leidt vervolgens tot mutaties die de eiwitten geproduceerd. Ze verliezen hun functie of worden te actief, ze kunnen hun bestemming in de cel niet meer bereiken of ze kunnen niet meer door de cel worden afgebroken als het eiwit niet meer nodig is. Er zijn verschillende DNA-herstelmechanismen. Welk mechanisme in werking treedt, hangt af van het type DNA-schade. Het kan de reparatie zijn van een enkelstrengs breuk of een dubbelstrengs breuk, maar ook de reparatie van een individu bases De reparatie wordt uitgevoerd door enzymen die het DNA weer in elkaar zetten als het breekt. Dit zijn ligasen. De uitwisseling van bases wordt uitgevoerd door recombinasen en polymerasen. DNA-helicases worden gebruikt om DNA af te wikkelen. Ze bereiden de aangetaste DNA-segmenten voor op reparatie.
Functie en taak
Wanneer DNA wordt verbroken, kunnen verschillende herstelmechanismen in werking treden. Deze mechanismen worden homologe of niet-homologe recombinatie genoemd. Recombinatie vindt niet alleen plaats in gevallen van DNA-schade, maar ook tijdens reproductie, wanneer recombinatie van DNA van beide partners plaatsvindt en de embryo- is gevormd. Deze recombinatie wordt dan seksuele recombinatie genoemd. In homologe recombinatie voor de eliminatie van DNA-schade treedt de nevenschikking van twee vergelijkbare, homologe DNA-strengen op. Vervolgens vindt pairing van de DNA-strengen plaats en wordt een specifiek DNA-segment uitgewisseld tussen de twee strengen. Ondertussen wordt de zogenaamde "Holliday-structuur" van het DNA gevormd. Dit uitwisselingsproces wordt uitgevoerd door specialisten enzymen recombinasen genoemd. Een breuk kan ook ontstaan door de directe koppeling van twee DNA-uiteinden. In dit geval is er geen homologe sequentie, wat betekent dat een gat in het DNA tussen twee uiteinden moet worden gevuld om het ontbrekende homologe gebied te creëren. Dit wordt "synthese-afhankelijke streng-annealing" genoemd en DNA-polymerasen vullen de Lϋ-hoeken. Een andere reparatieoptie is om twee uiteinden in te korten totdat ze weer kunnen worden samengevoegd, zodat de regio's overeenkomen. Dit wordt "enkelstrengs gloeien" genoemd. Dit resulteert in het verlies van korte DNA-gebieden. Deze reparatie wordt uitgevoerd door het nucleotide-excisie-reparatiesysteem. Niet-homologe reparatieprocessen worden onafhankelijk van overeenkomende DNA-sequenties uitgevoerd. Hierbij worden twee hoofdreparaties onderscheiden. Het niet-homologe uiteinde verbindt zich rechtstreeks met twee dubbele DNA-strengen door het enzym ligase. In vergelijking met de andere genoemde processen is voor deze reparatie geen homologe sequentie nodig, die als richtlijn dient om ervoor te zorgen dat er na reparatie zo min mogelijk fouten in het DNA optreden. Een andere sequentie van DNA-reparatie is 'door microhomologie gemedieerde eindverbindingen'. Het gaat om schrapping, het verwijderen van DNA-regio's. Ook hier wordt geen Fϋguidance gebruikt. Deze reparatie wordt als zeer foutgevoelig beschouwd en is vaak de reden voor de ontwikkeling van mutaties.
Ziekten en aandoeningen
Defecte DNA-reparatie veroorzaakt een verscheidenheid aan ziekten, waarvan de specifieke expressie afhangt van welk DNA-gebied en welke genen door deze defecten worden beïnvloed. Een groep van dergelijke ziekten wordt het chromosoombreuksyndroom genoemd. In dit geval Brϋche in het DNA, die zijn verpakt in chromosomen, zijn niet goed gerepareerd en deze Brϋche komen ook vaker voor dan in normale gevallen. Dit type ziekte is erfelijk. Een bekende ziekte van deze groep is het Werner-syndroom. Dit is een autosomaal recessieve ziekte, dwz de mutatie die deze ziekte veroorzaakt, bevindt zich op een van de autosomen, een van de chromosomen (behalve de geslachtschromosomen) Het is recessief, het heeft minder waarschijnlijk een effect op het fenotype dan een dominante gen mutatie. Het Werner-syndroom treft voornamelijk het mesodermale weefsel. Na de puberteit is er sprake van een verhoogde veroudering van de getroffen persoon. Een andere aandoening uit de categorie chromosoombreuksyndromen is Louis Bar syndroom. Het is ook een autosomaal recessieve aandoening. Bij deze ziekte is er een groot aantal verschillende symptomen. Deze kunnen worden verklaard door het feit dat a gen wordt aangetast waardoor DNA-schade wordt herkend door UV straling en is ook betrokken bij de regulatie van DNA-reparatie. Neurologische defecten treden op, evenals een verslechtering van de immuunsysteem Dit resulteert in een aantal andere ziekten zoals longontsteking Verder de ziekte xeroderma pigmentosum is een ziekte die tot deze klasse kan worden gerekend. Het is een ziekte van de huid De getroffen individuen worden ook wel maanlichtkinderen genoemd. Genen die coderen voor enzymen van het DNA-herstelmechanisme worden beïnvloed door defecten. De huid wordt beïnvloed door UV-straling, wat leidt tot de ontwikkeling van huidtumoren. Getroffen personen moeten daglicht vermijden, dat het hele ritme van het leven beïnvloedt.
