Naprawa DNA

Szybkość naprawy DNA zależy od wielu czynników, w tym od typu komórki, wieku komórki i środowiska pozakomórkowego. Wiele genów, które początkowo miały wpływać na długość życia, okazało się być zaangażowanych w naprawę uszkodzeń DNA i ochronę przed nimi.

Uszkodzenia DNA i mutacje są zasadniczo różne.

• Uszkodzenia są fizycznymi nieprawidłowościami w DNA, takimi jak pęknięcia pojedynczej lub podwójnej nici. Uszkodzenia DNA mogą być rozpoznawane przez enzymy, a więc mogą być naprawiane. Do naprawy potrzebna jest nieuszkodzona sekwencja w komplementarnej nici DNA lub w homologicznym chromosomie. Jeśli komórka zachowuje uszkodzenia DNA, transkrypcja genu może zostać uniemożliwiona, a tym samym translacja do białka również zostanie zablokowana. Replikacja może również zostać zablokowana lub komórka może umrzeć.
• Mutacja jest zmianą w sekwencji zasad w DNA. Mutacja nie może być rozpoznana przez enzymy, gdy zmiana zasady jest obecna w obu niciach DNA, więc mutacja nie może być naprawiona. Na poziomie komórkowym, mutacje mogą powodować zmiany w funkcji i regulacji białek. Mutacje są replikowane podczas replikacji komórki. W populacji komórek częstotliwość występowania zmutowanych komórek będzie wzrastać lub maleć w zależności od wpływu mutacji na zdolność komórki do przetrwania i rozmnażania się.

Chociaż różne od siebie, uszkodzenia DNA i mutacje są powiązane, ponieważ uszkodzenia DNA często powodują błędy w syntezie DNA podczas replikacji lub naprawy; błędy te są głównym źródłem mutacji. Uszkodzenia DNA w często dzielących się komórkach, ponieważ dają początek mutacjom, są główną przyczyną raka. W przeciwieństwie do tego, uszkodzenia DNA w rzadko dzielących się komórkach są prawdopodobnie główną przyczyną starzenia się.

Nagroda Nobla 2015 w dziedzinie chemii trafiła do trzech naukowców, z których każdy odkrył część historii naprawy DNA.

• Tomas Lindahl FRS, który jest Szwedem i pracuje w Wielkiej Brytanii, odkrył mechanizm zwany naprawą przez wycinanie zasad. Przeciwdziała on degradacji DNA.
• Pochodzący z Turcji Aziz Sancar, profesor Uniwersytetu Karoliny Północnej, odkrył inny sposób naprawy DNA, zwany naprawą przez wycięcie nukleotydu.
• Amerykanin Paul Modrich z Duke University w Północnej Karolinie pokazał, w jaki sposób komórki korygują błędy w DNA, które pojawiają się podczas podziału komórki. Mechanizm ten, zwany naprawą niedopasowania, powoduje 1000-krotne zmniejszenie częstotliwości występowania błędów podczas replikacji DNA.