Reparační mechanismy organismu a jejich genetická kontrola

Z WikiSkript

Reparační mechanismy zabraňují ohrožení existence druhu vlivem selekce a mutace. Byly popsány zejména u bakterií, u eukaryot existuje ještě mnoho neznámých.

Fotoreaktivace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Ozáření UV-světlem vytváří v DNA dimery thyminu. Enzym DNA fotolyasa se váže k těmto dimerům. Jeho štěpící aktivita je závislá na energii viditelného světla, zejména modré frakce. Po ozáření rozštěpí dimery. Ve tmě se enzym naváže na DNA, ale dimery neštěpí. DNA fotolyasa je schopna štěpit i jiné dimery.

  • Výrazně se uplatňuje u bakterií;
  • u mnohobuněčných se tento proces uplatňuje jen v povrchové vrstvě buněk.

Excizní opravy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • Součást procesu replikace;
  • při vysoké rychlosti zařazování nukleotidů do nového řetězce je vysoká frekvence chybného zařazení bazí;
  • prvou kontrolou správnosti párování v nově syntetizovaném řetězci DNA a v matrici zajišťuje polypeptid, který je součástí komplexu DNA polymerasy III;
  • vyžadují účast nejméně 17-ti polypeptidů. Mutace kteréhokoliv z nich vede ke vzniku syndromu s rizikem neoplazií a dalšími příznaky.
Reparace probíhá ve 3 krocích
  1. DNA endonukleasa rozpozná chybně zařazené baze, naváže se a přeruší řetězec DNA, chybné sekvence vyštěpí;
  2. DNA polymerasa I využije 3-OH opravovaného řetězce, doplňuje do mezery sekvence nukleotidů;
  3. DNA ligasa spojuje nově syntetizovaný úsek s pokračováním opravovaného řetězce.
Schéma DNA cest Mismatch repair (MMR) v eukaryotech, většině bakterií a E. coli.

Mismatch repair[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Mismatch repair je časný postreplikační kontrolní a opravný mechanismus. Pro rozpoznání, která z dvojice bazí je chybně zařazena, je důležitá možnost rozpoznávat templát a nově syntetizovaný řetězec.

  • U E. coli rozlišení umožněno porovnáním methylace řetězců (GATC – templát metylovaný);
  • u člověka homology proteinů MutS a MutL kódovány mutátorovými geny, které mutace nezpůsobují, ale opravují. Umožňují pozdržení replikace buněk do ukončení reparace DNA nebo při větším poškození DNA vyvolají apoptózu buněk jako konečnou ochranu před vznikem klonu buněk s mutovanou DNA.

Mutace těchto genů znemožňují mismatch a vzniklé mutace jsou přenášeny do dalších generací. Může to vést ke vzniku tumoru.

  • Mismatch repair geny u lidí: hMSH2, hMLH1, hMS1, hPMS2.

Postreplikační opravy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Pokud DNA polymerasa III. u E. coli dospěje k dimeru thyminu v templátu, zastaví činnost a odpojí se od řetězce. Syntéza nového řetězce je znovu zahájena napojením primasy v místě nejbližší signální frekvence dimerem, vzniklá mezera může být vyplněna rekombinací působením proteinu RecA (zprostředkuje párování homologních řetězců a doplnění mezery z druhého dvojvlákna). Chybějící část řetězce doplní DNA polymerasa I. a spojí ho DNA ligasa. Pokud není dimer thyminu odstraněn excizním mechanismem, musí se proces postreplikační opravy opakovat při každé replikaci.

SOS reparace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Jde o poslední "zoufalý" pokus o přežití při závažném poškození DNA bakterie. Proteiny umuC a umuD umožňují replikaci i poškozených a neopravených úseků templátu DNA. Tento typ reparace zvyšuje frekvenci replikačních chyb.

Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Související články[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Použitá literatura[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • KAPRAS, J., M. KOHOUTOVÁ a B. OTOVÁ. Kapitoly z lékařské biologie a genetiky I. 1. vydání. Praha : Karolinum, 1996. ISBN 80-7184-322-9.
  • SOUKUPOVÁ, M. a F. SOUKUP. Kapitoly z lékařské biologie a genetiky II. 1. vydání. Praha : Karolinum, 1998. ISBN 80-7184-581-7.
  • KAPRAS, J. a M. KOHOUTOVÁ. Kapitoly zlékařské biologie a genetiky III. 1. vydání. Praha : Karolinum, 1999. ISBN 80-246-0001-3.