Що відбувається, коли ваша ДНК пошкоджується

Увага: Через позицію правовласника щодо вмісту дане відео українською було видалене з Ютуб каналу "Цікава наука". Ви зможете знайти його на Толоці. Або тут.

ДНК в окремо взятій клітині вашого тіла пошкоджується десятки тисяч разів на день.
Помножте це 100 трильйонів, приблизно стільки клітин є у вашому тілі.
І ви отримаєте цілий квінтильйон помилок ДНК щодня.
А оскільки ДНК є своєрідним кресленням для створення білків, необхідних вашим клітинам, її пошкодження призводять до серйозних проблем, таких, як рак.
Помилки бувають різними.
Іноді пошкоджуються нуклеотиди — будівельні блоки ДНК.
Іноді нуклеотиди неправильно поєднуються в пари, викликаючи мутації.
Розриви в одній, об обох нитках ДНК можуть вплинути на її реплікацію, або навіть призвести до того, що заплутуються цілі ділянки ДНК.
На щастя, ваші клітини мають способи виловлювання більшості цих проблем в більшості випадків.
Ці ремонтні роботи покладаються на спеціалізовані ферменти.
Різні ферменти реагують на різні типи пошкоджень.
Часта помилка — неправильне спаровування основ.
Кожен нуклеотид містить азотисту основу, і під час реплікації ДНК фермент ДНК полімераза повинен ввести відповідного партнера для кожної основи в кожному матричному ланцюзі.
Аденін спаровується з тиміном, а гуанін з цитозином.
Але приблизно один раз на 100 тисяч додавань фермент припускається помилки.
Він ловить більшість помилок відразу, відрізає кілька нуклеотидів і замінює правильними.
А на випадок, якщо він таки припускає помилку, другий загін білків іде слідом, щоб перевірити.
Якщо вони знаходять невідповідність, то вирізають некоректний нуклеотид і замінюють його.
Це називається репарацією помилково спарених нуклеотидів.
Разом, ці дві системи знижують кількість помилок спарювання основ до близько однієї на мільярд.
Але ДНК може бути пошкоджена і після репарації.
Безліч різних молекул можуть бути причиною хімічних змін в нуклеотидах.
Деякі з них потрапляють до нас із навколишнього середовища, як, наприклад деякі сполуки в тютюновому димі.
Але інші находяться в клітинах від природи, наприклад, пероксид водню.
Деякі хімічні зміни настільки поширені, що для них є специфічні ферменти, призначені виправляти саме такі пошкодження.
Але клітина має і більш загальні шляхи відновлення.
Якщо пошкоджена лише одна основа, як правило за відновлення відповідає процес під назвою ексцезійна репарація основ.
Один фермент вирізає пошкоджену основу, а інші підрізають краї розриву і замінюють нуклеотиди.
Ультрафіолетове випромінювання може викликати пошкодження, які виправити складніше.
Іноді воно призводить до того, що два сусідніх нуклеотиди зчіплюються разом, спотворюючи форму подвійної спіралі ДНК.
Пошкодження такого роду потребують складнішого процесу, назва якого ексцезійна репарація нуклеотидів.
Команда білків видаляє довгий ланцюжок з 24, або близької кількості нуклеотидів, і замінює їх новими.
Випромінювання дуже високої частоти, таке як гамма- або рентгенівське випромінювання викликає інший тип пошкоджень.
Дія такого випромінювання може призвести до розриву однієї, або обох ниток ДНК.
Подвійні розриви ниток ДНК є найнебезпечнішими.
Навіть один такий розрив може призвести до смерті клітини.
Два найпоширеніших способи відновлення двониткових розривів — це гомологічна рекомбінація негомологічне з’єднання кінців.
Гомологічна рекомбінація використовує неушкоджену секцію ДНК схожої, або аналогічної хромосоми в якості матриці.
Ферменти переплітають пошкоджену і цілу нитки, даючи їм обмінятися послідовностями нуклеотидів, а потім заповнюють прогалини, щоб отримати в результаті два повноцінні сегменти ДНК.
Іншій процес — негомологічне з'єднання кінців — навпаки не покладається на шаблон.
Замість цього група білків відрізає кілька нуклеотидів, а потім напряму з'єднує кінці розриву.
Цей процес не є точним.
Він може призвести до того, що гени перемішаються, або змістяться.
Але він корисний в тих випадках, коли схожа ділянка ДНК недоступна.
Звичайно ж, зміни в ДНК — це не завжди погано.
Сприятливі мутації дають можливість вилам еволюціонувати.
Але в більшості випадків ми хочемо, щоб ДНК залишалася незмінною.
Дефекти в репарації ДНК пов'язані з раннім старінням і багатьма видами раку.
Отож, якщо ви шукаєте джерело вічної молодості, воно вже працює в ваших клітинах.
Вони користуються ним мільярди й мільярди разів на день.