Uszkodzenia DNA

Czym są uszkodzenia
DNA?

Jest to każda zmiana budowy chemicznej

lub struktury fizycznej DNA, która prowadzi
do zaburzenia prawidłowej funkcji DNA:

•

letalne

- zablokowanie replikacji lub

transkrypcji (śmierć komórki)

•

mutagenne

- zmiana budowy chemicznej i

właściwości zasad prowadząca do utraty
zdolności do tworzenia par
komplementarnych, lub do niewłaściwego
łączenia w pary



Duża część uszkodzeń cząsteczek DNA objawia
się zaburzeniem pierwszorzędowej struktury
podwójnej helisy. Zmodyfikowane zasady
zaburzają regularny przebieg helisy poprzez
wprowadzenie dodatkowych, nienaturalnych
wiązań chemicznych. DNA zazwyczaj nie
posiada istotnej dla funkcjonalności struktury
trzeciorzędowej, dlatego zaburzenia zwykle nie
występują lub są nieistotne na tym poziomie
organizacji strukturalnej.

Źródła uszkodzeń



endogenne uszkodzenie



egzogenne uszkodzenie

Endogenne uszkodzenie



Działanie reaktywnych form tlenu
powstających w procesach
metabolicznych



Błędy w replikacji

Reaktywne formy tlenu
(ROS):

•

Mają działanie bakteriobójcze

Prowadzą do:

•

Peroksydacji lipidów

•

Uszkodzenia DNA

•

Uszkodzenia białek (polimerazy DNA,
enzymy naprawcze)

Główne typy (endogenne):

•

Oksydacja zasad azotowych i
przerwanie nici DNA

•

Alkilacja zasad (gł. metylacja)

•

Hydroliza zasad (deaminacja,
depurynacja, depirymidynacja)

•

Wstawienie niekomplementarnej zasady

Egzogenne czynniki



Fizyczne



Chemiczne

Czynniki fizyczne

•

Promieniowanie jonizujące
(promieniowanie rentgenowskie i
gamma )

•

Promieniowanie ultrafioletowe

•

Działanie wysokiej temperatury

Promieniowanie
jonizujące:

•

utrata zasady (depurynacja,
depirymidynacja)

•

oksydacyjne modyfikacje zasady (głównie
przez rodnik hydroksylowy, OH•)

•

pęknięcia nici

•

addukty DNA z produktami nadutlenienia
(peroksydacji) lipidów

•

wiązania pomiędzy DNA i białkami

Czynniki chemiczne

•

Czynniki alkilujące

•

Reaktywne formy tlenu, nadtlenek
wodoru

•

Policykliczne węglowodory aromatyczne
(benzo-a-pyren, alfa-aminofluoren)

•

Związki tworzące wiązania poprzeczne z
DNA (cis-platyna)

Prowadzą do powstania różnorodnych

pochodnych zasad azotowych:
etenowych, utlenionych, alkilowanych
fosfodiestrów, a także powodują
powstawanie wiązań poprzecznych
między nićmi DNA.

Rodzaje uszkodzeń

I.

Zmiana 1 zasady

II.

Zmiana 2 zasad

III.

Pęknięcie łańcucha

IV.

Wiązania poprzeczne

Zmiana 1 zasady

Depurynacja

•

zachodzi spontanicznie dzięki termolabilności
wiązania N-glikozydowego puryn z prędkością
5000-10000 na komórkę na dobę w temp. 37
ͦC

•

polega na hydrolizie zasady purynowej
(adeniny lub guaniny)

•

nie naprawiona powoduje delecje nukleotydu
w nowosyntetyzowanej nici

•

Uracyl łączy się z adeniną

•

Nie naprawiona prowadzi do mutacji

Deaminacja C do U

•

Hipoksantyna łączy się z cytozyną

•

Nie naprawiona prowadzi do mutacji

Deaminacja A do
hipoksantyny

•

Związki alkilujące: sulfonian dietylowy,
sulfonian etylometylowy oraz
metylosulfonian metylu,
etylonitrozomocznik i diepoksybutan

•

Największą wrażliwość wykazuje atom
azotu guaniny

Alkilacja zasady

•

Zmiany dotyczące każdej trójki nukleotydów
powoduje powstanie lub utratę jednego
aminokwasu w łańcuchu

•

Zmiana liczby nukleotydów nie będącej
wielokrotnością liczby 3 prowadzi do
przesunięcia ramki odczytu i zmiany
wszystkich kodonów od miejsca zmiany
począwszy

Insercja/delecja
nukleotydu

Zmiana 2 zasad

Dimery T-T, C-T i C-C



Powstanie dimeru jest indukowane

promieniowaniem nadfioletowym

Pęknięcie łańcucha

Promieniowanie jonizujące



Powstają jednoniciowe lub dwuniciowe
przerwy DNA



W wyniku reakcji rodników
hydroksylowych z pierścieniem
cukrowym

Rozpad wiązań
fosfodiestrowych



Zachodzi pod wpływem czynników
radioaktywnych



Wiązania fosfodiestrowe łączą
sąsiednie nukleotydy w łańcuchu
DNA- prowadzi więc do degradacji
DNA

•

Między zasadami przeciwległych pasm
dwupasmowego heliksu DNA lub między DNA i
cząsteczkami białek (np. histonów)

•

Wadliwa naprawa tych uszkodzeń w
niedokrwistości Fanconiego (wzmożona
zapadalność na nowotwory i niestabilność
chromosomalna)

Wiązania poprzeczne

Dziękuję za uwagę