13.9 : ترميم استئصال النكليوتيد

نظرة عامه

يمكن أن يؤدي التعرض للمطفرات إلى إتلاف الحمض النووي ويؤدي إلى آفات ضخمة ، تشوه بنية الحلزون المزدوج أو تعيق النسخ السليم. يمكن اكتشاف الحمض النووي التالف وإصلاحه في عملية تسمى إصلاح قطع النيوكليوتيدات (NER). يستخدم إصلاح قطع النيوكليوتيدات مجموعة من البروتينات المتخصصة التي تقوم أولاً بمسح الحمض النووي للكشف عن المنطقة التالفة. بعد ذلك ، تفصل بروتينات إصلاح قطع النيوكليوتيدات الخيوط وتقطع المنطقة التالفة. أخيراً ، ينسقون الاستبدال مع نيوكليوتيدات جديدة متطابقة.

تشويه الحمض النووي و تلفه

تتعرض الخلايا بانتظام لعوامل مطفرة _ عوامل في البيئة يمكن أن تلحق الضرر بالحمض النووي وتولد الطفرات. الأشعة فوق البنفسجية هي واحدة من أكثر مسببات الطفرات شيوعاً ويُقدر أنها تحدث عدداً كبيراً من التغييرات في الحمض النووي. وتشمل هذه الانحناءات أو مكامن الخلل في البنية التي يمكن أن تمنع تكرار الحمض النووي أو النسخ. إذا لم يتم إصلاح هذه الأخطاء ، يمكن أن يتسبب الضرر في حدوث طفرات يمكن أن تؤدي بدورها إلى الإصابة بالسرطان أو المرض اعتماداً على التسلسل الذي تم تعطيله.

تحديد و إصلاح المناطق المتضررة

يعتمد إصلاح قطع النيوكليوتيدات على معقدات بروتينية محددة للتعرف على المناطق التالفة في الحمض النووي وتعليمها لإزالتها وإصلاحها. في بدائيات النوى ، تتضمن العملية ثلاثة بروتينات _ UvrA و UvrB و UvrC. يعمل أول بروتينين معاً كمركب ، حيث ينتقلان على طول خيوط الحمض النووي للكشف عن أي انحرافات فيزيائية.

بمجرد تحديدها ، يتم فصل الخيوط الموجودة في الموقع التالف ، وتقوم إنزيمات نيوكلييز مثل UvrC بقطع المنطقة المصابة واستئصالها. يملأ بوليميريز الحمض النووي الفجوة بالنيوكليوتيدات الجديدة ، ثم يقوم إنزيم ليجيز الحمض النووي بإغلاق الحواف بين الحمض النووي الجديد والقديم.

الطفرات في إصلاح قطع النيوكليوتيدات لها عواقب و خيمة

في بدائيات النوى ، يتكون مركب إصلاح قطع النيوكليوتيدات من بروتينات Uvr الثلاثة ، ولكن في حقيقيات النوى ، يعمل أكثر من عشرة بروتينات لتنظيم إصلاح الحمض النووي. في البشر ، يمكن أن تسبب الطفرات في مسار إصلاح قطع النيوكليوتيدات ، أمراضاً مثل جفاف الجلد المصطبغ (XP) ، والذي يرتبط بزيادة قدرها ٢٠٠٠ ضعف في الإصابة بسرطان الجلد. الأفراد الذين يعانون من XP حساسون للغاية للتعرض للأشعة فوق البنفسجية ويمكن أن يصابوا بحروق شديدة في الجلد بعد بضع دقائق فقط من التعرض لأشعة الشمس. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لمرضى جفاف الجلد المصطبغ إظهار علامات الشيخوخة المبكرة وغالباً ما يصابون بتشوهات عصبية. بدون آلية إصلاح تعمل بشكل صحيح ، يمكن أن يتراكم تلف الحمض النووي ويؤدي إلى موت غير طبيعي للخلايا أو يحتمل أن تكون أوراماً سرطانية.