Dna Reparatur

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Für eine einwandfreie Vervielfältigung der DNA ist diese Reparatur unerlässlich, da bei der Vervielfältigung aufgrund der involvierten Gene oft Fehler auftreten. Eine Reparaturmaßnahme, die bei der Vervielfältigung von DNA ins Spiel kommen kann, ist das Gegenlesen. Am kritischsten ist ein Doppelstrangbruch der DNA, da die Wahrscheinlichkeit einer weitreichenden Chromosomenumlagerung gegeben ist und die Reparatur oft fehlerhaft ist.

Für die Zellen gibt es mehrere Repair-Mechanismen, die vom Zyklus der Zellen und der Beschneidung der offenen DNA-Enden abhängen. Der nichthomologe Endanschluss (NHEJ) ist der gebräuchlichste Instandsetzungsmechanismus für Doppellitzenbrüche und ist reihenunabhängig. Es verbindet die DNA-Enden miteinander, egal ob die Sequenz verschwunden ist oder nicht, und wird daher als defekt angesehen.

Der NHEJ steht der Blutzirkulation in jeder Stufe des Zellenzyklus zur VerfÃ?gung, wird aber gehemmt, sobald die Pausen beschneidet werden. Somit ist der NHEJ in der Gruppe G1 am stärksten aktiv. Homöoge Neukombination ist der einzig störungsfreie Instandsetzungsmechanismus für den Doppelstrangbruch. Mit Hilfe eines Schwesterchromatids als Schablone erzeugt er homogene 3' Überstände, die sich dann wieder ansammeln können.

Wegen der Abhängigkeiten von der Anwesenheit von Schwester-Chromatiden ist die homogene Rekombination auf die S- und G2-Phase begrenzt. Das mikrohomologisch vermittelte Endfügen (MMEJ) nutzt auf beiden Seiten der Frakturstelle kurzgeschlossene Homologesequenzen (5-25 bp), um die Litzen wieder zu verketten. Weil sehr große Defekte auftreten können, hat der Algorithmus ein sehr großes Mutationspotenzial.

Es wird daher auch als Backup-Prozess bezeichnet, wenn eine Reparatur mit anderen Verfahren nicht möglich ist. Eine einzelne Litzenbruchstelle tritt in der Messzelle sehr oft auf und kann nahezu immer sicher behoben werden. Die freien DNA-Enden werden von der Messzelle wahrgenommen. Die wichtigsten Reparaturschritte sind die Herstellung von verträglichen 5' und 3' Enden, die durch eine DNA-Polymerase und eine DNA-Ligase wieder miteinander verknüpft werden können.

Das Besondere an diesem Verfahren ist, dass die Zellen differenzieren können, welcher der neu synthetisierte defekte DNA-Strang ist. Wenn eine DNA-Polymerase während der Vervielfältigung auf ein Problem in der DNA (Basenmodifikation, Pyrimidindimer) stößt, kann dies zum Kollaps der Vervielfältigungsgabel werden. Bei einigen wenigen Nukleotiden wird die DNA-Polymerase durch eine weniger verlässliche DNA-Polymerase ersetzt.

Sie wird nach wenigen Nucleotiden durch die übliche DNA-Polymerase abgelöst. Mit dem Fanconi Anämiepfad werden cytotoxische Interstrand Crosslinks (ICLs) wiederhergestellt, die durch Vernetzer in die DNA eingebracht werden. Es ist einer der kompliziertesten Repair-Mechanismen der Zellen, da es Eigenschaften wie homologe Rekombination, Nukleotid-Exzision, Reparatur und Translesionssynthese hat. Bleibt es bis zur Vervielfältigung nicht instand, kann die Vervielfältigungsgabel zusammenbrechen und es kann zu doppelten Strangbrüchen kommen.

Hierfür gibt es unterschiedliche Instandsetzungsmechanismen. Nucleotide Excision Repair (NER) ist einer der bedeutendsten Repair-Mechanismen der Zellen. Schäden, für die keine Glukosylase vorliegt, werden nicht behoben. Pyrimidindimere können durch einen anderen Prozess, die Photoaktivierung, gelöst werden. Allerdings gibt es diesen Wirkmechanismus nur in niedrigeren Lebewesen, der Mensch verfügt nicht über Photos. Ein Beispiel für eine Begleitkrankheit ist die Xerodermie Pigmentsum, die auf ein defektes Repairsystem zuruckzuführen ist.

In diesem Fall kommt es zu erhöhten Schädigungen durch UV-Strahlung in der Oberhaut und der Mangel an Reparatur führt zu einer deutlichen Steigerung der Tumoranfälligkeit.