Back to chapter

8.9:

Overview of DNA Repair

JoVE Core
Cell Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Cell Biology
Overview of DNA Repair

Languages

Share

كمستودع لـ جميع المعلومات الوراثية دى إن أيه يكون مستقر للغاية. ومع ذلك مثل أي جزيء عضوي هو مُعرّض لمجموعة متنوعة من التغييرات التي تغير كيمياء قاعدتها،بما في ذلك الحرارة الإشعاع والأكسدة بواسطة الجذور الحرة الناتجة أثناء التنفس الخلوي. أيضا الموجود بكثرة في الخلية هو الماء.وهذا يمكن أن يسبب ضررنتيجة التحلل المائى هناك نوعان من تفاعلات تحلل الماء الذى يتلف قواعد ال دى إن إيه تلقائيا تحت ظروف فسيولوجية. الأول نزع الأمين يؤثر على قواعد البيريميدين مثل السيتوزين ويتم تعريفه بفقدان مجموعة أمينية 00:00:44.850 00:00:50.000 ووجود الماء الذى يحول القاعدة إلى يوراسيل. والثاني هو نزع البيورين والذى هو فقدان قواعد البيورين بسبب انقسام الرابطة بين القاعدة و الريبوز منزوع الأكسجين تاركا موقع خالى من البيورين في ال دى إن أيه.00:01:03.530 00:01:06.870 هذه الأنواع المختلفة من الأضرار تؤدي إلى طفرات عشوائية والتي يمكن أن تكون شديدة الضرر مسببة عدم استقرار الجينوم موت الخلايا أو السرطانات بين ظروف أخرى. لحسن الحظ فقط قليل من هذه الطفرات 00:01:18.850 00:01:21.580 يتم الإحتفاظ بها خلال تضاعف الحمض النووي دى إن إيه بسبب آليات الإصلاح الفعالة العالية. 00:01:26.240 00:01:28.300 تركيب ال دى إن أيه ذو الشريط المزدوج نفسه بشكل خاص يكون مناسب للإصلاح لأنه يحتوي على نسختين منفصلتين من المعلومات الوراثية في شريطيها.هذا يعني أنه عندما يكون شريط واحد تالف الشريط التكميلي يمكن أن يستخدم كقالب لاستعادة تسلسل النوكليوتيدة الصحيح. 00:01:46.000 00:01:49.250 هناك ثلاثة آليات مشتركة لإصلاح الحمض النووي الدى إن أيه. الأول إصلاح إستئصال القاعدة يركز 00:01:52.300 00:01:56.410 في إصلاح تلف ال دى إن أيه الداخلي مثل الضرر الناتج عن التحلل المائى مؤديا إلى نزع الأمين أو البيورين.إصلاح إستئصال النوكليوتيدات يمكنه ان يصحح الضرر الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية أو مادة كيميائية معينة مسرطنة وأخيرًا إصلاح عدم التطابق الإدماج المعيب للقاعدة بواسطة ال دى إن إيه بوليميراز أثناء التضاعف الذي يؤدي إلى إقتران القاعدة الغير صحيح.

8.9:

Overview of DNA Repair

لكي يمر عبر الأجيال، يجب أن يكون الحمض النووي الجينومي غير تالف وخالٍ من الأخطاء. ومع ذلك، كل يوم ، يخضع الحمض النووي في الخلية لعدة آلاف إلى ملايين من الأحداث المدمرة لأسباب طبيعية وعوامل خارجية. الإشعاع المؤين مثل يمكن للأشعة فوق البنفسجية، والجذور الحرة التي تنتج أثناء التنفس الخلوي، والتلف المائي الناتج عن التفاعلات الأيضية أن تغير بنية الحمض النووي. وتشمل الأضرار الناتجة تغيير قاعدة واحدة، وثنائية القاعدة، وانكسار السلسلة، والربط المتبادل.

يمكن أن يتسبب الحمض النووي الجيني المعدل كيميائياً في حدوث أخطاء أثناء النسخ والترجمة إلى بروتينات. إذا لم يتم إصلاح الحمض النووي التالف قبل انقسام الخلية، يمكن نقل الطفرات الجينية إلى الأجيال القادمة من الخلايا. يمكن أن تؤدي بعض هذه الطفرات إلى نمو الخلايا غير المنضبط الذي يتطور إلى سرطان.

طورت الخلية أنظمة قوية لاكتشاف وإصلاح تلف الحمض النووي. يمكن إصلاح تلف الحمض النووي عن طريق الإنزيمات التي يمكنها عكس التغيير الكيميائي مباشرة في تفاعل واحد. على سبيل المثال، يستخدم إنزيم فوتوليزاز الأشعة فوق البنفسجية لتقسيم مضاعفات الثايمين عن طريق فتح جزء السيكلوبوتان الذي يربط مضاعف الثايمين معاً.

تتبع أشكال الإصلاح الأخرى عملية متعددة الخطوات

  1. الكشف عن التعديلات الكيميائية في الحمض النووي
  2. إزالة القاعدة أو المنطقة المتضررة
  3. تصنيع حمض نووي جديد

إذا كان الضرر غير قابل للإصلاح، يمكن أن تصبح الخلية شيخوخة أو تخضع لموت الخلايا المبرمج. الشيخوخة هي حالة تصبح فيها الخلية نائمة بشكل لا رجعة فيه، أي أنها لم تعد قادرة على الانقسام الخلوي، وتتوقف دورة الخلية إلى أجل غير مسمى. يشير موت الخلايا المبرمج إلى موت الخلايا المبرمج، حيث تعمل البروتينات المسماة الكاسبيسات على تحطيم المكونات الخلوية اللازمة لبقاء الخلية. يتبع ذلك هضم الحمض النووي بواسطة دي إن آز، مما يؤدي إلى تقلص حجم الخلية ونقل الإشارات إلى مجموعة من خلايا الدم البيضاء تسمى الضامة، والتي تبتلع وتزيل الحطام الخلوي.

Suggested Reading

  1. Cooper, G. M. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. DNA Repair.