У всех живых организмов ДНК требует постоянного ремонта, и для этой цели в клетках есть несколько главных ремонтных систем, помогающих поддерживать геном в целости и сохранности, сообщает Eвразия FM со ссылкой на nkj.ru.
Как мы все хорошо знаем, наша наследственная информация – да и не только наша, а вообще любого живого организма на Земле – хранится в молекулах ДНК.
Чтобы эта информация «заработала», её нужно превратить в белок, для чего сначала с какого-то гена, который представляет собой участок ДНК, снимается РНК-копия (происходит транскрипция), а потом на РНК синтезируется молекула белка (трансляция).
По сути, в ДНК записаны схемы сборки белковых молекул и дополнительные регуляторные «параграфы», с помощью которых можно очень точно регулировать количество того или иного белка. Кроме того, генетическую информацию нужно также передавать в следующие поколения.
Здесь существует специальный молекулярный процесс, репликация, то есть удвоение молекулы ДНК, чтобы одна копия генома смогла перейти дочерней клетке.
Как легко догадаться, сохранность генов стала первейшей задачей, которую пришлось решать живым организмам уже на самых начальных этапах эволюции.
Действительно, представим, что в ген прокралась ошибка: в таком случае появляется вероятность, что белок, синтезированный в соответствии с изменённой инструкцией, будет работать не так, как надо, и что испорченный вариант гена перейдёт в следующие поколения.
Чтобы этого не происходило, существуют специальные молекулярные машины, выполняющие репарацию ДНК, и именно за описание разных механизмов репарации и была присуждена очередная Нобелевская премия по химии.
Чтобы понять, какие повреждения возможны в ДНК и как их следует исправлять, нужно хотя бы бегло вспомнить химическое строение нуклеиновых кислот.
И ДНК, и РНК состоят из множества мономеров-нуклеотидов; нуклеотид же, в свою очередь, состоит из трёх частей: остатка фосфорной кислоты, углевода и азотистого основания. Углевод (рибоза или дезоксирибоза) и фосфорная кислота складываются в сахарофосфатный остов, утыканный азотистыми основаниями, которые как раз выполняют функцию букв генетического кода: А – основание аденин, Т – основание тимин (в РНК вместо тимина – U, урацил), G – основание гуанин, С – основание цитозин.
ДНК сложена из двух цепей, объединённых в спираль, и основания на одной цепочке взаимодействуют с другой: аденин – с тимином, гуанин – с цитозином. Это называется правилом комплементарности, благодаря которому клетка может на одной цепи ДНК сделать новую – просто подбирая соответствующие комплементарные нуклеотиды.
Узор оснований в ДНК позволяет зашифровать строение любого белка (подробно организацию генетического кода мы сейчас обсуждать не будем). Так что в интересах «генетической безопасности» буквы ни в коем случае не должны меняться, исчезать, и т. д.
А между тем именно так и происходит: в геноме какие-то нуклеотиды постоянно вылетают со своего места, или же меняются на другие, или же в ряду нуклеотидов появляется кто-то лишний.
Такие события называются мутациями, и случаются они не только под влиянием внешних факторов, например, радиоактивного или ультрафиолетового излучения.
В самой клетке в ходе метаболизма появляются агрессивные молекулы, способные внести мутацию в ДНК. Наконец, реплицирующие машины, удваивающие генетический материал, синтезируют новые цепи всё-таки не со стопроцентной точностью.
Замена или выпадение нуклеотида не обязательно приводят к серьезным последствиям, но многие мутации могут запустить рак, или стать причиной какого-нибудь психоневрологического заболевания, или же вывести из строя обмен веществ, и т. д.
Другие Статьи
