DNA Repair
DNA damage, due to environmental factors and normal metabolic processes inside the cell, occurs at a rate of 1,000 to 1,000,000 molecular lesions per cell per day. A special enzyme, DNA ligase (shown here in color), encircles the double helix to repair a broken strand of DNA. DNA ligase is responsible for repairing the millions of DNA breaks generated during the normal course of a cell's life. Without molecules that can mend such breaks, cells can malfunction, die, or become cancerous. DNA ligases catalyse the crucial step of joining breaks in duplex DNA during DNA repair, replication and recombination, and require either Adenosine triphosphate (ATP) or Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) as a cofactor.
Shown here is DNA ligase I repairing chromosomal damage. The three visable protein structures are:
- The DNA binding domain (DBD) which is bound to the DNA minor groove both upstream and downstream of the damaged area.
- The OB-fold domain (OBD) unwinds the DNA slightly over a span of six base pairs and is generally involved in nucleic acid binding.
- The Adenylation domain (AdD) contains enzymatically active residues that join the broken nucleotides together by catalyzing the formation of a phosphodiester bond between a phosphate and hydroxyl group.
Relevantní obrázky
Relevantní články
Oprava DNAOprava DNA je označení pro jakýkoliv mechanismus, který je schopen v poškozeném řetězci DNA obnovit původní pořadí nukleotidů. Takové poškození, které může být způsobené jednou nebo několika mutacemi, by jinak mohlo mít za následek poškození genetické informace buňky. 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, 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 nenastaní apoptózy, se mohou vyskytnout nenávratné škody. Například zlomení struktury dvoušroubovice a také vznik komplikovaných křížových vazeb mezi jednotlivými vlákny, 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. .. pokračovat ve čtení
DNA ligázaDNA ligáza je enzym ze skupiny ligáz, který se účastní replikace DNA, crossing-overu a opravy DNA. Katalyzuje vznik fosfodiesterové vazby v místech, kde došlo k porušení celistvosti vlákna DNA. .. pokračovat ve čtení
LigázaLigáza či také syntetáza je enzym katalyzující napojování molekul za současného odštěpení molekuly s malou molární hmotností . Účastní se tak například spojování Okazakiho fragmentů DNA. Velký význam mají ligázy v genetickém inženýrství pro konstrukci rekombinantní DNA. Existují však DNA- i RNA-ligázy. .. pokračovat ve čtení