Jak se opravuje DNA?

Bloomův syndrom je vzácné geneticky podmíněné onemocnění, jehož důsledkem je rozvoj rakoviny už ve velmi mladém věku - od dvaceti let. Onemocnění je způsobeno mutací genu Blm, který kóduje protein ze skupiny RecQ, který je zodpovědný za opravy poškozené DNA.

Mikrobiolog Neil Hunter z kalifornské Davisovy university a jeho kolegové studovali ekvivalentní protein SGS1 u kvasinek. Zjistili, že když je protein SGS1 defektní, chromozomy kvasinek se při opravách chyb častěji spojují a kombinují.

Jak vznikají chyby?

Chyby v DNA vznikají v určité nízké frekvenci běžně při replikacích. Může je ale vyvolat také radioaktivní záření a další například chemické mutageny.

Každý chromozom se skládá ze dvou geneticky shodných chromatid a centromery. Každý diploidní organismus, tedy i člověk, má ve svých buňkách dvě sady chromozomů, které nesou podobnou genetickou informaci. Každá sada chromozomů pochází od jednoho z rodičů. Páry chromozomů se shodnými geny od každého z rodičů jsou nazývány sesterské chromozomy. Genetická informace je tedy v jedné buňce obsažena celkem čtyřikrát.

Jak to spravit?

Pokud dojde k mutaci na některém z chromozomů, poškozený chromozom se za normálních okolností spojují se svým nepoškozeným sesterským chromozomem, který pak slouží jako vzor pro potřebnou opravu. Při tom jsou oba chromozomy spojeny do struktury nazývané Hollidayův spoj. Po dokončení oprav se spojení rozruší a oba sesterské chromozomy se od sebe oddělí. V této fási může někdy dojít ke crossoveru, kdy si oba sesterské chromozomy vymění části ramen.

Co je nového?

Na základě dosavadních znalostí se předpokládalo, že pouze jeden konec poškozené DNA je při procesu oprav šroubovice aktivní. Nová studie ale jasně dokazuje, že na opravách se podílí oba konce poškozené DNA. Znamená to, že reparační proces probíhá z obou stran, tedy rychleji a efektivněji, současně je ale celý systém více náchylný k chybám, a tedy i ke vzniku rakoviny.

Ve zdravém organismu kontrolují správnou tvorbu Hollidayových spojů a tím i správnou opravu poškozeného chromozomu proteinové produkty genů SGS1 v případě kvasinek a Blm u lidí. Pokud jsou ale právě tyto geny poškozeny, dochází častěji k zaplétání chromozomů a k nežádoucím crossoverům.

I když byly tyto pokusy prováděny zatím pouze na kvasinkách, výzkumníci předpokládají, že stejné pochody a principy fungují i v lidských buňkách.

Více se dozvíte v přírodovědném magazínu Natura.