Cellular DNA는 외인성 및 내인성 과정 모두에 의해 손상됩니다. 일반적으로 인간 게놈은 하루에 수백만 건의 손상을 겪을 수 있습니다. 게놈의 변화는 유전자 발현의 오류를 유발하여 변경된 구조를 갖는 단백질을 생성한다. 단백질은 세포 기능 및 세포 신호 전달에 관여함으로써 세포 내부에서 중요한 역할을한다. 따라서, DNA 손상은 비 기능성 단백질을 유발하여 궁극적으로 암으로 이어질 수있다. 또한, 게놈의 변화는 다음 세포 생성으로 전달되어 돌연변이로 알려진 영구적 인 변화가 될 수있다. 따라서, DNA 손상을 복구하는 것이 중요하며,이 과정에 다수의 세포 메커니즘이 관여합니다. 이러한 수리 메커니즘 중 일부는 기본 절제 복구, 뉴클레오티드 절제 복구 및 이중 가닥 브레이크 수리를 포함합니다.
주요 영역이 적용됩니다
1. DNA 손상은 무엇입니까
- 정의, 원인, 유형
2. 손상된 DNA를 어떻게 복구 할 수 있습니까?
- 손상 복구 메커니즘
3. DNA 손상이 수리되지 않으면 어떻게됩니까
- 손상된 세포 DNA에 대한 세포 반응
주요 용어 :베이스의 직접적인 역전, DNA 손상, 이중 가닥 손상 수리, 내인성 요인, 외인성 요인, 단일 가닥 손상 복구
DNA 손상
DNA 손상은 DNA 골격, 화학적으로 변화 된 염기 또는 이중 가닥 파산을 포함하여 DNA의 화학적 구조의 변경입니다. 환경 적 이유 (외인성 인자)와 내부 대사 과정 (내인성 인자)과 같은 세포 공급원은 DNA에 손상을 일으킨다. 깨진 DNA는 도 1에 도시되어있다.
그림 1 :부러진 DNA
원인 :외인성 인자
외인성 요인은 물리적 또는 화학적 돌연변이 인 일 수 있습니다. 물리적 돌연변이 인은 주로 자유 라디칼을 생성하는 UV 방사선입니다. 자유 라디칼은 단일 가닥 및 이중 가닥 파괴를 유발합니다. 알킬기 및 질소 머스타드 화합물과 같은 화학적 돌연변이 인은 DNA 염기에 공유 적으로 결합한다.
원인 :내인성 인자
세포의 생화학 적 반응은 또한 DNA의베이스를 부분적으로 또는 완전히 소화 할 수 있습니다. DNA의 화학적 구조를 변화시키는 일부 생화학 적 반응은 다음과 같습니다.
- depurination-Depurination
- Depyrimidination-Deyrimidination은 DNA 가닥으로부터 피리 미딘 염기의 자발적인 분해입니다.
- deamination-탈 아미네이션은 아데닌, 구아닌 및 시토신베이스의 아민 그룹의 손실을 나타냅니다.
- DNA 메틸화-DNA 메틸화는 CPG 부위의 시토신베이스에 알킬기를 첨가하는 것입니다. (시토신 뒤에 구아닌이 뒤 따릅니다).
손상된 DNA를 어떻게 복구 할 수 있는지
다양한 유형의 세포 메커니즘이 DNA 손상의 복구에 관여합니다. DNA 손상 복구 메커니즘은 세 가지 수준으로 발생합니다. 직접 반전, 단일 가닥 손상 복구 및 이중 가닥 손상 수리
직접 반전
DNA 손상의 직접 반전 중에 기본 쌍의 대부분의 변화는 화학적으로 반전됩니다. 일부 직접적인 역전 메커니즘은 아래에 설명되어 있습니다.
- photoreactivation - UV는 인접한 피리 미딘 염기 사이에 피리 미딘 이량 체의 형성을 유발한다. 광 반응은 광 분리 제의 작용에 의해 피리 미딘 이량 체의 직접적인 역전이다. 피리 미딘 이량 체는도 2. 에 도시되어있다
그림 2 :피리 미딘 이량 체
- mgmt - 알킬기는 메틸 구아닌 메틸 트랜스퍼 라제 (MGMT)에 의해 염기에서 제거됩니다.
단일 가닥 손상 수리
단일 가닥 손상 복구는 DNA 이중 가닥의 DNA 가닥 중 하나의 손상 수리에 관여합니다. 베이스-excision 수복 및 뉴클레오티드 절제 복구는 단일 가닥 손상 복구와 관련된 두 가지 메커니즘입니다.
- BAR (Base-Excision Repair) -염기 실행법 복구에서, 단일 뉴클레오티드 변화는 글리코 실라 제 및 DNA 중합 효소에 의해 DNA 가닥으로부터 절단된다. 기본 절제 복구는 도 3에 도시되어있다 .
그림 3 :ber
- 뉴클레오티드 절제 복구 (ner) - 뉴클레오티드 절제 복구는 피리 미딘 이량 체와 같은 DNA의 왜곡의 복구에 관여한다. 12-24 염기는 엔도 뉴 클레아 제에 의해 손상 부위에서 제거되고 DNA 폴리머 라제는 올바른 뉴클레오티드를 다시 동기화합니다.
이중 가닥 손상 수리
이중 가닥 손상은 염색체의 재 배열로 이어질 수 있습니다. 비 호우 학적 종말 결합 (NHEJ) 및 상 동성 재조합은 이중 가닥 손상 복구와 관련된 두 가지 유형의 메커니즘입니다. 이중 가닥 손상 복구 메커니즘은도 4 에 도시되어있다 .
그림 4 :NHEJ 및 HR
- 비 호모 학적 끝 조합 (NHEJ) - DNA 리가 제 IV 및 XRCC4로 알려진 보조 인자는 깨진 가닥의 두 끝을 잡고 끝을 다시 합류시킵니다. NHEJ는 작은 상 동성 서열에 의존하여 다시 합류하는 동안 호환 끝을 감지합니다.
- 상동 재조합 (HR) - 상 동성 재조합은 수리 주형으로 동일하거나 거의 동일한 영역을 사용합니다. 따라서 상 동성 염색체의 서열은이 수리 중에 사용됩니다.
DNA 손상이 수리되지 않으면 어떻게되는지
세포가 DNA 손상을 복구하는 능력을 상실하면 세포 DNA가 손상된 세포에서 세 가지 유형의 세포 반응이 발생할 수 있습니다.
- 노화 또는 생물학적 노화-세포의 기능의 점진적인 악화
- apoptosis-DNA 손상은 아 pop 토 시스의 세포 캐스케이드를 유발할 수 있습니다
- 악성-암으로 이어지는 통제되지 않은 세포 증식과 같은 불멸의 특성의 발달
결론
외인성 및 내인성 요인 모두 세포 메커니즘에 의해 쉽게 복구되는 DNA 손상을 유발합니다. 세 가지 유형의 세포 메커니즘이 DNA 손상 복구에 관여합니다. 그것들은 기지의 직접적인 역전, 단일 가닥 피해 수리 및 이중 가닥 피해 수리입니다.
이미지 제공 :
1.“Brokechromo”(CC By-SA 3.0)는 Commons Wikimedia
2를 통한 Wikimedia
2.“J3D3의 Cyclobutane Pyrimidine 이량 체를 가진 DNA”-Commons Wikimedia를 통한 Wikimedia
3에 의한 Wikimedia
3.“DNA 수리 기저 En. Hannes Lans, Jurgen A Marteijn 및 Wim Vermeulen의“1756-8935-5-4-3-L”-Commons Wikimedia를 통해 Biomed Central (CC x 2.0)
