Τι είναι η διόρθωση του DNA; Διαδικασία αναδιπλασιασμού DNA

Ένα μόριο DNA είναι μια δομή στο χρωμόσωμα. Ένα χρωμόσωμα περιέχει ένα τέτοιο μόριο, αποτελούμενο από δύο κλώνους. Η αναπαραγωγή του DNA είναι η μεταφορά πληροφοριών μετά την αυτο αναπαραγωγή των νηματίων από το ένα μόριο στο άλλο. Είναι εγγενές τόσο στο DNA όσο και στο RNA. Αυτό το άρθρο ασχολείται με τη διαδικασία της αναγωγής του DNA.

Γενικές πληροφορίες και τύποι σύνθεσης DNA

Είναι γνωστό ότι τα νημάτια στο μόριο είναι στριμμένα. Ωστόσο, όταν ξεκινά η διαδικασία της αναγωγής του DNA, αποπυριτίζουν, στη συνέχεια απομακρύνονται, και ένα νέο αντίγραφο συντίθεται σε κάθε ένα. Στο τέλος, εμφανίζονται δύο απολύτως όμοια μόρια, σε κάθε ένα από τα οποία υπάρχει μητρικό και θυγατρικό νήμα. Αυτή η σύνθεση ονομάστηκε ημικυκονεργητική. Τα μόρια του DNA απομακρύνονται, παραμένοντας σε ένα μόνο κεντρομερές, και τελικά αποκλίνουν μόνο όταν αυτό το κεντρομερές ξεκινά τη διαδικασία διαίρεσης.

Ένας άλλος τύπος σύνθεσης ονομάστηκε reparative. Αυτό, σε αντίθεση με το προηγούμενο, δεν συσχετίζεται με κανένα κυτταρικό στάδιο, αλλά αρχίζει όταν συμβαίνει βλάβη του DNA. Εάν είναι πολύ εκτεταμένες, τότε η κυψέλη τελικά πεθαίνει. Ωστόσο, εάν η ζημιά είναι τοπική, μπορείτε να την επαναφέρετε. Ανάλογα με το πρόβλημα, μία ή δύο αλυσίδες DNA ανακτώνται αμέσως. Αυτό, όπως αποκαλείται επίσης, η μη προγραμματισμένη σύνθεση δεν παίρνει πολύ χρόνο και δεν απαιτεί μεγάλες εισροές ενέργειας.
Αλλά όταν συμβαίνει η αναγωγή του DNA, καταναλώνεται πολλή ενέργεια, το υλικό, η διάρκεια του εκτείνεται για ώρες.
Η αναδημοσίευση χωρίζεται σε τρεις περιόδους:

• Έναρξη;
• Επιμήκυνση.
• Τερματισμός.

Εξετάστε αυτή την αλληλουχία της αναγωγής του DNA με περισσότερες λεπτομέρειες.

Έναρξη

Στο ανθρώπινο DNA υπάρχουν αρκετές δεκάδες εκατομμύρια νουκλεοτιδικών ζευγών (σε ζώα υπάρχουν μόνο εκατόν εννέα). Η αναγωγή του DNA αρχίζει σε πολλά σημεία της αλυσίδας για τους ακόλουθους λόγους. Περίπου την ίδια στιγμή, η μεταγραφή λαμβάνει χώρα στο RNA, αλλά σταματά κατά τη στιγμή της σύνθεσης του DNA σε μερικές ξεχωριστές θέσεις. Επομένως, πριν από μια τέτοια διαδικασία, μια επαρκής ποσότητα ουσίας συσσωρεύεται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου προκειμένου να διατηρηθεί η έκφραση των γονιδίων και ότι δεν διαταράσσεται η ζωτική δραστηριότητα του κυττάρου. Ενόψει αυτού, η διαδικασία πρέπει να προχωρήσει όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Η μετάφραση κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου διεξάγεται και η μεταγραφή δεν διεξάγεται. Όπως έχει δείξει η έρευνα, η μείωση του DNA συμβαίνει αμέσως σε αρκετές χιλιάδες σημεία - μικρές περιοχές με μια ορισμένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων. Συνενώνονται με ειδικές πρωτεΐνες εκκίνησης, στις οποίες, με τη σειρά τους, προστίθενται άλλα ένζυμα της αναγωγής DNA.

Ένα κομμάτι του DNA, όπου συμβαίνει μια σύνθεση, ονομάζεται ρεπλικόνιο. Αρχίζει από το σημείο προέλευσης και τελειώνει όταν το ένζυμο ολοκληρώνει την αναπαραγωγή. Το Replicon είναι αυτόνομο και παρέχει ολόκληρη τη διαδικασία με δική του ασφάλεια.
Η διαδικασία δεν μπορεί να ξεκινήσει από όλα τα σημεία ταυτόχρονα, κάπου αρχίζει νωρίτερα, κάπου - αργότερα. Μπορεί να ρέει σε μία ή δύο αντίθετες κατευθύνσεις. Τα συμβάντα συμβαίνουν με την ακόλουθη σειρά, όταν:

• Φουρκέτα αναπαραγωγής.
• RNA.

Επαναληπτικό βύσμα

Αυτό το μέρος είναι μια διαδικασία στην οποία η σύνθεση δεοξυριβονουκλεϊκών νημάτων λαμβάνει χώρα σε αποσυνδεδεμένους κλώνους DNA. Τα πιρούνια σχηματίζουν το λεγόμενο μάτι αναπνοής. Η διαδικασία προηγείται από μια σειρά ενεργειών:

• Η απελευθέρωση από τη δέσμευση σε ιστόνες στο νουκλεοσώματα - ένζυμα αναγωγής του DNA όπως η μεθυλίωση, η ακετυλίωση και η φωσφορυλίωση παράγουν χημικές αντιδράσεις που έχουν σαν αποτέλεσμα οι πρωτεΐνες να χάσουν το θετικό τους φορτίο, πράγμα που διευκολύνει την απελευθέρωσή τους.
• Η αποπυρσίωση είναι το ξετύλιγμα, το οποίο είναι απαραίτητο για την περαιτέρω απελευθέρωση των νημάτων.
• Σπάσιμο δεσμών υδρογόνου μεταξύ των κλώνων DNA.
• Η απόκλιση τους σε διαφορετικές κατευθύνσεις του μορίου.
• Στερέωση, που εμφανίζεται με τη βοήθεια πρωτεϊνών SSB.

RNA

Η σύνθεση διεξάγεται από ένα ένζυμο που ονομάζεται DNA πολυμεράση. Ωστόσο, δεν μπορεί να το ξεκινήσει από μόνος του, επομένως κάνουν και άλλα ένζυμα, πολυμεράσες RNA, που ονομάζονται εκκινητές RNA. Συντίθενται παράλληλα με δεοξυριβονουκλεϊκές ίνες σύμφωνα με τη συμπληρωματική αρχή. Έτσι, η έναρξη αρχίζει με τη σύνθεση δύο εκκινητών RNA σε δύο κλώνους DNA που έχουν σχιστεί και διαχωριστούν σε διαφορετικές κατευθύνσεις.

Επιμήκυνση

Αυτή η περίοδος αρχίζει με την προσθήκη ενός νουκλεοτιδίου και ενός 3 'άκρου του RNA εναρκτήρα, το οποίο ήδη διεξάγεται από την εν λόγω ϋΝΑ πολυμεράση. Στην πρώτη, συνδέει το δεύτερο, το τρίτο νουκλεοτίδιο και ούτω καθεξής. Τα θεμέλια ενός νέου νήματος συνδέονται με τη μητρική αλυσίδα με δεσμούς υδρογόνου. Πιστεύεται ότι η σύνθεση του νήματος πηγαίνει προς την κατεύθυνση 5 '- 3'.
Όπου συμβαίνει προς το πιρούνι αναδιπλασιασμού, η σύνθεση προχωρά συνεχώς και παρατείνεται ταυτόχρονα. Επομένως, ένα τέτοιο νήμα καλείται να οδηγεί ή να οδηγεί. Σε αυτό, οι εναρκτήρες RNA δεν σχηματίζονται πλέον.

Εν τούτοις, επί του αντίθετου μητρικού κλώνου, τα νουκλεοτίδια ϋΝΑ συνεχίζουν να προσκολλώνται στον εκκινητή RNA και η δεοξυριβονουκλεϊκή αλυσίδα συντίθεται σε αντίθετη κατεύθυνση από το διχαλωτό διχαλωτή. Σε αυτή την περίπτωση, ονομάζεται καθυστέρηση ή καθυστέρηση.

Στο νήμα που παρουσιάζει καθυστέρηση, η σύνθεση εμφανίζεται αποσπασματικά, όπου, στο τέλος ενός τμήματος, η σύνθεση αρχίζει σε άλλη τοποθεσία πλησίον με τη βοήθεια του ίδιου εκκινητή RNA. Έτσι, υπάρχουν δύο θραύσματα στην επιβραδυνόμενη αλυσίδα, τα οποία συνδέονται με το DNA και το RNA. Ονομάζονταν θραύσματα του Okazaki.

Τότε όλα επαναλαμβάνονται. Στη συνέχεια, ένα άλλο νήμα της έλικας αποσυντίθεται, οι δεσμοί διάσπασης του υδρογόνου, τα νήματα αποκλίνουν, η κύρια αλυσίδα επιμηκύνεται, το επόμενο θραύσμα του RNA-εναρκτήρα συντίθεται στην καθυστερημένη, ακολουθούμενη από το θραύσμα Okaucas. Μετά από αυτό, σε έναν καθυστερημένο κλώνο, οι RNA εναρκτήρες καταστρέφονται και τα θραύσματα ϋΝΑ συνδυάζονται σε ένα. Έτσι, σε αυτήν την αλυσίδα συμβαίνει ταυτόχρονα:

• Ο σχηματισμός νέων εκκινητών RNA.
• Σύνθεση θραυσμάτων του Okaucasi.
• Καταστροφή των εκκινητών RNA.
• Συνένωση σε μία μόνο αλυσίδα.

Τερματισμός

Η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου συναντήσουν δύο επαναληπτικές πιρούνες ή ένας από αυτούς προσεγγίζει το τέλος του μορίου. Αφού συναντηθούν οι διχάλες, οι θυγατρικές του DNA συνδέονται με ένα ένζυμο. Στην περίπτωση, εάν το βύσμα έχει μετακινηθεί στο τέλος του μορίου, η αναγωγή του DNA τελειώνει με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων.

Διόρθωση

Σε αυτή τη διαδικασία ανατίθεται ένας σημαντικός ρόλος στον έλεγχο (ή στη διόρθωση) της αναγωγής. Και τα τέσσερα είδη νουκλεοτιδίων εισέρχονται στη θέση σύνθεσης, και με ζεύγος δοκιμών, η ϋΝΑ πολυμεράση επιλέγει αυτά που είναι απαραίτητα.

Το επιθυμητό νουκλεοτίδιο πρέπει να είναι ικανό να σχηματίζει πολλούς δεσμούς υδρογόνου όπως υπάρχει ένα ανάλογο νουκλεοτίδιο στον κλάδο μήτρας του ϋΝΑ. Επιπλέον, πρέπει να υπάρχει μια ορισμένη σταθερή απόσταση μεταξύ των σκελετών της φωσφορικής ζάχαρης που αντιστοιχούν στους τρεις δακτυλίους στις δύο βάσεις. Εάν το νουκλεοτίδιο δεν πληροί αυτές τις απαιτήσεις, η σύνδεση δεν θα συμβεί.
Ο έλεγχος διεξάγεται πριν συμπεριληφθεί στην αλυσίδα και πριν συμπεριληφθεί το επόμενο νουκλεοτίδιο. Μετά από αυτό, σχηματίζεται ένας δεσμός στον σκελετό του φωσφορικού σακχάρου.

Μεταλλακτική μεταβλητότητα

Ο μηχανισμός της αναγωγής του DNA, παρά το υψηλό ποσοστό ακρίβειας, έχει πάντα διαταραχές στα νήματα, που ονομάζονται κυρίως "γονιδιακές μεταλλάξεις". Περίπου ένα χιλιάδες νουκλεοτιδικά ζεύγη έχουν ένα σφάλμα, το οποίο ονομάζεται μεταλλάξεις μεταλλάξεων.

Αυτό συμβαίνει για διάφορους λόγους. Για παράδειγμα, με υψηλή ή πολύ χαμηλή συγκέντρωση νουκλεοτιδίων, απομίνωση κυτοσίνης, παρουσία μεταλλαξιογόνων στην περιοχή σύνθεσης και πολλά άλλα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα σφάλματα μπορούν να διορθωθούν με διαδικασίες αποκατάστασης, ενώ σε άλλες η διόρθωση καθίσταται αδύνατη.

Εάν η ζημιά έχει αγγίξει μια ανενεργή τοποθεσία, το σφάλμα δεν θα έχει σοβαρές συνέπειες όταν λαμβάνει χώρα η διαδικασία ανακατασκευής του DNA. Η αλληλουχία του νουκλεοτιδίου ενός συγκεκριμένου γονιδίου μπορεί να εκδηλωθεί με ένα σφάλμα αναντιστοιχίας. Στη συνέχεια, η κατάσταση είναι διαφορετική και το αρνητικό αποτέλεσμα μπορεί να είναι τόσο ο θάνατος αυτού του κελιού όσο και ο θάνατος ολόκληρου του οργανισμού. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι οι γονιδιακές μεταλλάξεις βασίζονται στη μεταλλακτική μεταβλητότητα, γεγονός που καθιστά την πισίνα γονιδίων πιο πλαστική.

Μεθυλίωση

Κατά τη στιγμή της σύνθεσης ή αμέσως μετά, οι αλυσίδες μεθυλιώνονται. Πιστεύεται ότι ένα άτομο χρειάζεται αυτή τη διαδικασία για να σχηματίσει χρωμοσώματα και να ρυθμίσει τη μεταγραφή γονιδίων. Στα βακτήρια, αυτή η διαδικασία χρησιμεύει στην προστασία του DNA από την κοπή του με ένζυμα.