DNA-reparasjon

Modell av DNA som viser molekylets vindeltrappstruktur. Trappens sider utgjøres av sukkerfosfat – «ryggraden» – mens ett trinn består av to baser, enten adenin og thymin eller cytosin og guanin som er forbundet med hverandre gjennom hydrogenbindinger.

DNA-oppbygning

Av Anne Langdalen/Kunnskapsforlaget.

Lisens: Begrenset gjenbruk

DNA-reparasjon er cellenes egne mekanismer for å gjenopprette og reparere DNA som er blitt skadet av stoffer eller annen påvirkning. DNA i cellene utsettes konstant for skadelige stoffer, og må derfor repareres kontinuerlig for at det ikke skal oppstå varige skader (mutasjoner). Cellene har mange forskjellige DNA-reparasjonsmekanismer.

To livsviktige enzymsystemer som tar seg av denne reparasjonen i cellen, er

baseeksisjonsreparasjonssystemet, som fjerner og erstatter skadede nitrogenbaser
nukleotideksisjonsreparasjonssystemet, som kan fjerne de fleste større skader som oppstår i DNA-molekylet.

Normalt vil DNA-reparasjonsmekanismene klare å korrigere de fleste skader som oppstår ved normale nivåer av stråling eller kjemiske stoffer som skader DNA. Ved svært intens påvirkning vil ikke reparasjonsenzymene ha kapasitet til å holde tritt med skadene, og permanent endring av DNA i cellen oppstår lettere. Mange slike endringer i en celle kan lede til utvikling av kreft eller til celledød.

Arvelige sykdommer med svekket DNA-reparasjon (for eksempel Werners syndrom, xeroderma pigmentosum) gir ofte økt risiko for kreft eller for tidlig aldring.

Skadenes biokjemi

Depurinering

En typisk skade er depurinering, det vil si hydrolyse av bindingen mellom purinene adenin og guanin og deoksyribose. Hydrolysen skjer spontant under fysiologiske forhold og fører til dannelse av et apurinsete i DNA. Det dannes rundt 10 000 slike apurinseter i hver celle i menneskekroppen.

Deaminering

En annen hyppig forekommende prosess under normale betingelser i cellen er deaminering, særlig av basen cytosin, som da overføres til uracil (se DNA-metylering). Denne endringen vil oppstå rundt 100 ganger daglig i hver celle i kroppen.

Andre skader

I tillegg til disse hydrolyseprosessene kan skader oppstå for eksempel ved reaksjon med reaktive oksygenmolekyler som dannes i cellen, ved påvirkning av ultrafiolett lys eller ioniserende stråling, eller ved angrep av elektrofile forbindelser, enten endogene forbindelser eller forbindelser fra det ytre miljø. Videre kan det oppstå feil under replikasjonen av DNA.

Reparasjonenes biokjemi

Slike DNA-skader kan repareres på forskjellige måter av levende organismer. Uracil, som dannes ved deaminering av cytosin, fjernes ved hjelp av enzymet uracil-glykohydrolase. Det bryter bindingen mellom basen og deoksyribose slik at det dannes et apurinsete. Apurinseter, enten dannet ved denne prosessen eller ved spontan hydrolyse av bindingen mellom puriner og deoksyribose, kan repareres ved at det skadede nukleotidet fjernes og erstattes med et korrekt nukleotid og bruk av den komplementære tråden som templat. Alternativt fjernes det skadede nukleotidet sammen med et antall nabonukleotider på hver side, hvoretter nye nukleotider innsettes igjen med den komplementære tråden som templat (se homolog rekombinasjon).

Andre typer DNA-skader fjernes på tilsvarende måter. Noen typer, for eksempel tymindimerer dannet ved ultrafiolett lys eller ved metylering av baser i DNA, kan repareres ved en reversering av skadeprosessen uten at nye nukleotider må innsettes.

Norske forskere har hatt stor betydning for vår forståelse av reparasjonssystemene i forskjellige organismer, spesielt kan nevnes Erling Seeberg (1946–2004) og Hans Einar Krokan, samt deres medarbeidere.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Molekylærbiologi

Cecilie Bækkedal Sonnenberg

Sivilingeniør, UiT – Norges arktiske universitet