DNA Hasarı ve Onarımı Mekanizmaları

DNA molekülündeki yapısal veya kimyasal değişikliklerdir. Bu değişiklikler, DNA replikasyonunda hatalara, genetik bilginin aktarılmasında aksaklıklara ve hatta hücre ölümüne yol açabilir.

Baz eksikliği veya eklenmesi, baz yer değiştirmeleri, tek veya çift zincir kırılmaları ve bağ değişiklikleri gibi çeşitli şekillerde görülebilir. DNA hasarı replikasyonda tamir edilemezse mutasyona ve genomik kararsızlığa yol açarak kansere ve erken yaşlanmaya neden olur.

DNA'nın kendi kendine onarabilme yeteneğidir. DNA'nın yapısında meydana gelen değişiklikleri düzelten özel mekanizmaları içerir.

DNA sekansını etkiler ancak yapı üzerinde göreceli olarak küçük hasara neden olur. Bazın yapısındaki değişimlere örnek olarak deaminasyon, alkilasyon ve oksidasyon verilebilir.

Sitozin bazının amino grubunun oksijenle yer değiştirmesi sonucu sitozin, urasil bazına dönüşür. Bu durum, hatalı baz eşleşmesine ve mutasyonlara yol açabilir. (C → U).

Guaninin metil grubu ile modifiye edilmesi, yanlış baz eşleşmesine yol açar. (G → A)

Güçlü oksitleyici maddeler tarafından üretilen serbest radikaller, DNA'daki guanini oksitleyerek 8-oksoguanin oluşmasına neden olur. GC baz çiftinin AT baz çiftine dönüşümü ve kanser riskini artırır (G → T).

DNA zincirini etkileyen ve yapısal hasara yol açan değişikliklerdir. UV ışığı, DNA dizisini etkiler ve komşu iki timinin T dimeri oluşumuna neden olur. (T-T dimeri)

UV ışığı DNA'da pirimidin dimerleri oluşumuna neden olarak replikasyon ve transkripsiyonu engelleyebilir. T dimeri, DNA'nın sarmal yapısını bozar.

DNA'nın bazları arasına girerek yapısını bozan ve replikasyon sırasında eksiklik veya fazlalık (insersiyon veya delesyon) oluşumuna neden olan maddelerdir.

Normal bazların yerine geçen ve yanlış baz eşleşmesine yol açan maddelerdir. Örneğin, 5-bromourasil, timinin yerini alabilir ancak yanlış baz eşleşmesine yol açarak mutasyonlara neden olabilir.

DNA omurgasındaki hasarlardır. Abazik bölgeler, nükleotidin şeker-fosfat omurgasından ayrılması ve çift zincir kırıkları, DNA zincirimin tamamen kırılmasıyla oluşur.

Spontan olarak oluşan ve DNA'daki pürinin şeker-fosfat omurgasından kopması sonucu meydana gelir. Bu, DNA'da boş bir alan (abazik bölge) oluşturur. Hasarı içeren bölgenin çıkarılması ve yeni bir bazının eklenmesi sonucu tamir edilir.

İyonize radyasyon, kimyasal maddeler ve bazı enzimlerin aktivitesi gibi çeşitli faktörler tarafından meydana gelir. DNA'nın iki zinciri de kırılır, bu nedenle en tehlikeli DNA hasar türlerinden biridir.

Hasarlı bölgenin dolapından geçecek şekilde replikasyonun devam etmesi, hasarın tamir edilmese bile replikasyonun devam etmesini sağlar. Bu yöntem daha yüksek bir mutasyon riskine sahiptir.

Replikasyon sırasında oluşan hasarlı DNA'yı kopyalayabilen polimerazlardır. DNA'nın hızlı bir şekilde kopyalanmasını sağlar, ancak doğruluk oranı daha düşük olabilir.

Translezyon DNA sentezinde görev alan ve DNA'daki UV kaynaklı pirimidin dimerlerini atlamasını sağlayan bir polimerazdır. (POLH)

Translezyon DNA sentezinde görev alan ve yüksek hasar seviyelerinde replikasyon çatalının durmamasını sağlayan iki polimerazdır. (POLK ve POLI)

Hasarlı bölgenin doğrudan onarılmasını içeren bir yöntemdir. Bu yöntemde, hasarlı bölgedeki değişiklikler geriye çevrilir ve DNA'nın orijinal haline dönmesi sağlanır.

Fotoliyaz enzimi kullanılarak UV hasarıyla oluşan pirimidin dimerlerinin onarımını sağlayan bir yöntemdir. Bu yöntem, ışık enerjisi kullanarak dimeri kırar ve DNA'nın orijinal haline dönmesini sağlar. Memelilerde bulunmaz, yerine NER kullanılır.

DNA'da metillenmiş O6-metilguanin bazının onarımıdır. O-6-Metil-DNA-alkiltransferaz enzimi, hasarlı guaninden metil grubunu çıkararak DNA'nın orijinal haline dönmesini sağlar. Bu yöntem pahalıdır, çünkü her metiltransferaz enzim sadece bir defaya mahsus olarak kullanılabilir.

Hasarlı bölgenin çıkarılması ve yeni bir DNA bölgesinin sentezlenmesi ile onarımın sağlandığı mekanizmadır. Bu yöntem, DNA'daki çeşitli hasarları onarmak için kullanılır.

DNA'da yanlış yerleştirilen ve hasarlı bazları çıkaran bir yöntemdir. DNA glikozilaz enzimi, hasarlı bazı DNA'dan ayırarak hasarlı bölgenin onarılmasını sağlar.

DNA replikasyonu sırasında meydana gelen ve çift sarmalda anormal boyutlara yol açan hatalı baz eşleşmelerini düzeltmek için kullanılan bir yöntemdir. MutS, MutL ve MutH gibi proteinler bu süreçte görev alır.

DNA'da büyük eklentiler oluşturan birçok çeşit hasarı tanıyabilen bir onarım yöntemidir. UV ışığından kaynaklanan hasarlar ve diğer çeşitli kimyasal bileşiklerin etkileri bu yöntemle onarılır.

DNA'nın iki zincirinin kırılmasının onarımıdır. İyonize radyasyon gibi etkenler bu hasara yol açabilir. Bu kırıklar, homolog rekombinasyon ve homolog olmayan rekombinasyon olmak üzere iki yöntemle onarılır.

DNA'daki kırık bölgenin, hasar görmemiş aynı kromozomun kopyasını kullanarak onarılmasını sağlayan bir yöntemdir. Bu yöntem, iki kromozom arasındaki genetik bilginin alışverişini içerir.

DNA'daki kırık bölgenin, herhangi bir homolog olmayan bölgeyi kullanarak onarılmasını sağlayan bir yöntemdir. Bu yöntem, daha az etkilidir ve hata yapma ihtimali daha yüksektir. (NHEJ)

DNA hasarına karşı hücrenin verdiği tepkilerdir. Hücre döngüsünün durdurulması, DNA onarım mekanizmalarının aktivasyonu ve hasarın toleransı gibi tepkiler meydana gelir. DNA hasarı onarılamaması durumunda apoptoz (hücre ölümü) meydana gelebilir.