Oprava DNA

Tato část článku není dostatečně ozdrojována, a může tedy obsahovat informace, které je třeba ověřit.

Jste-li s popisovaným předmětem seznámeni, pomozte doložit uvedená tvrzení doplněním referencí na věrohodné zdroje.

Oprava DNA je označení pro jakýkoliv mechanismus, který je schopen v poškozeném řetězci DNA obnovit původní pořadí nukleotidů („písmen genetického kódu“ – jednotlivých bází). Takové poškození, které může být způsobené jednou nebo několika mutacemi, by jinak mohlo mít za následek poškození genetické informace buňky.^[1] Poruchy může mít někdy za následek např. rakovinné bujení. Opravy na DNA uchovávají v pořádku celý genom a nedegradovaný stav jednotlivých genů. U lidských buněk může být poškození způsobeno například vlivem radiace či i normálními metabolickými procesy. Přes průběh jediného dne je předpokládané množství jednotlivých molekulárních lézí až 1 milión. Mnoho těchto rozkladů může mít za následek i narušení struktury molekul DNA. Porušením může nastat částečné, nebo úplné zamezení schopnosti transkripce segmentů genů ve výsledku degradující celý proces kódování sahající svým rozsahem až i po mechanismy genové exprese. Dalším vyskytujícím se nebezpečím jsou nechtěné mutace v genomu buněk (dědičné informaci), následně přenesené ne dceřiné buňky po procesu mitózy. Mechanismy opravující DNA jsou v organismu neustále aktivní, jak reagují na poškození ve struktuře DNA a náhodně se opakujícím chybám. Při selhání mechanismů opravy a nenastání apoptózy, se mohou vyskytnout nenávratné škody. Například zlomení struktury dvoušroubovice a také vznik komplikovaných křížových vazeb mezi jednotlivými vlákny (crosslinks, ICLs), to může vést až k vytvoření rakovinných těles. Tyto šířící se chyby, následně děděné po buněčných generacích jako jeden ze základů rakovinného bujení je podstatou Knudsonovy hypotézy (two-hit hypothesis).

Míra proběhlých oprav DNA je závislá na mnoha faktorech, typu buňky, stáří samotné buňky, okolním prostředí obklopujícím buňku. Buňka s příliš mnoho opakujícími se narušeními DNA nebo buňka, která v rámci vnitřních procesů není schopna efektivně aplikovat opravy vyskytnutých chyb, vstoupí do aktivního průběhu jednoho z těchto tří stavů:

1. Buňka nenávratně dobrovolně vstoupí do pasivního stavu zpomalujícího vnitřní procesy, který může vést k dormanci a neomezená míra zpomalování reakcí vede k senescenci.
2. Buňka aktivně vstoupí do procesu apoptózy a Programované buněčné smrti (PCD).
3. Buňka zahájí integrovaný nenávratný neregulovaný proces buněčného dělení, který může vést k růstu tumoru, který je okolními buňkami považován za nebezpečí, okolní buňky neobsahující toto rozsáhlé poškození DNA nedokážou v metabolických procesech s narůstajícím tělesem komunikovat a začlenit jej. Rakovinné bujení následně u nedostatečného zásahu leukocytů gradovaně narůstá.

Průběh buněčné opravy DNA je esenciální při integrujících procesech genomu, tedy zaručuje správné fungování organismu a opakujících se metabolických reakcí. Mnoho genů, s prokázaným vlivem na délku života, ve spolupráci s některými bílkovinami, je zapojených v mechanismech opravy DNA a také její ochrany. Narušená trojrozměrná prostorová konfigurace DNA může být také faktorem tvořícím chybové úkony v průběhu translace při syntéze bílkovin.

V roce 2015 byla Tomasu Lindahlovi, Paulu Modrichovi a Azizu Sancarovi udělena Nobelova cena za chemii za poodkrytí molekulárních procesů spojených s opravou DNA: nejméně dvou konkrétních typů, a to oprava za dočasného vyjmutí na nukleotidu a oprava za dočasného vyjmutí na nukleové bázi.