Репарация ДНК — это комплексная система механизмов, обеспечивающая восстановление поврежденной ДНК. Различают несколько типов повреждений ДНК, включая одноцепочечные и двухцепочечные разрывы.

Одноцепочечные разрывы

Одноцепочечные разрывы (ОЦР) могут возникать в результате воздействия таких факторов, как свободные радикалы, ультрафиолетовое излучение и ошибочные действия репликации. Основные механизмы репарации ОЦР включают:

Систему базовой эксцизионной репарации (BER): В этом процессе поврежденная основа удаляется специализированными ферментами (гликозилазами), после чего остается пустое место (апуриновая/апиримидиновая ямка), которое затем заполняется правильной основной и соединяется с остальными элементами цепи.

Систему нуклеотидной эксцизионной репарации (NER): Применяется для более обширных повреждений, например, в случае, когда возникают аддукты на основе. В этом случае удаляются несколько нуклеотидов, и затем происходит синтез нового фрагмента ДНК.

Если механизмы репарации ОЦР работают неправильно, это может привести к накоплению мутаций и, в конечном итоге, к канцерогенезу.

Двухцепочечные разрывы

Двухцепочечные разрывы (ДЦР) являются более серьезными повреждениями, поскольку могут привести к потерям целостности хромосом. ДЦР могут возникать в результате ионизирующего излучения, химических мутагенов или во время репликации. Основные механизмы репарации ДЦР включают:

Систему не homologous end joining (NHEJ): Этот механизма включает связывание концов разорванной ДНК и восстановление целостности цепи. NHEJ довольно быстрый, но менее точный, что может приводить к вставкам или делеций.

Систему гомологичной рекомбинации (HR): Более точный метод, который использует сестринскую хроматиду как шаблон для исправления разрыва. Это особенно важно для клеток, находящихся в фазе S или G2, когда присутствуют двух цепочечных копий хромосом.

Связь с предрасположенностью к раку

Дефекты в путях репарации ДНК могут существенно повысить риск развития раковых заболеваний. Например:

Мутации в генах, отвечающих за BER, могут привести к acumulación спонтанных мутаций, что увеличивает вероятность возникновения опухолей.Дефекты в NHEJ и HR могут приводить к геномной нестабильности, что может усилить канцерогенез.

Известные раковые синдромы, такие как синдром Ли-Фраумени (mutations in p53) или синдром Баттена-Горлина (mutations in BRCA1 and BRCA2), тесно связаны с нарушениями в репарации ДНК. Люди с этими мутациями имеют значительно увеличенный риск развития различных опухолей, особенно молочной и яичниковой карциномы в случае BRCA1/BRCA2.

Таким образом, поддержание целостности механизмов репарации ДНК критично для предотвращения развития рака.