DNA:n korjaus

DNA:n korjaus on joukko toimintoja, jotka korjaavat solujen perimään syntyneitä DNA-vaurioita. Jos DNA-vaurioita sattuisi hyvin usein, solujen toiminta estyisi. DNA-vaurioita aiheuttavat muun muassa aineenvaihdunnan reaktioissa syntyvät tuotteet ja ympäristön mutageeniset vaikutukset, muun muassa säteily. DNA-vauriot muuttavat yleensä DNA:n kaksoiskierrerakennetta, mitä solu käyttää hyväksi tunnistaessaan vauriokohtia. DNA-vauriot eroavat mutaatioista siten, että DNA:n korjausmekanismit eivät kykene tunnistamaan mutaatioita (muutoksia DNA:n nukleotidijärjestyksessä). DNA:n korjaukseen osallistuu monia erikoistuneita entsyymejä ja muita proteiineja, jotka ovat hyvin konservoituneita prokaryooteissa ja eukaryooteissa. DNA-korjausmekanismit eivät toimi täydellisesti. Pieni osa vaurioista jää aina korjaamatta, mikä saattaa johtaa mutaatioon.

Suora palautus

Solussa toimii entsyymejä, jotka katalysoivat DNA vaurioita aiheuttavien kemiallisten reaktioiden käänteisreaktioita. Fotolyaasi -entsyymillä on kyky hajottaa pyrimidiini-dimeerejä, joita syntyy mm. UVB-säteilyn vaikutuksesta. Metyyli-guaniini-metyyli-transferaasi voi demetyloida metyyli-guaniini-emäksiä takaisin guaniini-emäksiksi.

DNA-katkokset

DNA:n katkeamiset ovat erityisen vaarallisia solulle, koska ne saattavat johtaa genomin uudelleen järjestymiseen. Tunnetaan kolme eri mekanismia, jotka voivat korjata katkenneen DNA:n, NHEJ (engl. Non-homologous end joining), (engl. MMEJ microhomology-mediated end joining) ja homologinen rekombinaatio.

Korjausmekanismin luonteesta

DNA:n jakautumisessa eli replikaatiossa syntyy hyvin paljon kopiointivirheitä. Ensimmäinen korjausmekanismin vaihe korjaa yksittäisten emästen kopiointivirheitä eli pistemutaatioita. Toisessa vaiheessa DNA-polymeraasiin liittyvät entsyymit alentavat mutaatioita. Kolmannessa vaiheessa DNA:n jakautumista ohjaava mekanismi alentaa vielä hyvin runsaasti mutaatioita. Korjausmekanismi on itsessään altis mutaatioille, ja saattaa joskus kytkeytyä ainakin osittain pois päältä.

Korjausmekanismin merkitys

DNA-vaurioon reagoiminen ja vaurion korjaaminen on erittäin tärkeää solun elossa pysymiselle ja sairauksien ehkäisemiselle. Toisaalta epätäydellisen DNA:n korjauksen seurauksena syntyvät emäsmuutokset mahdollistavat geenien ja genomin muuttumisen, mikä on evoluution perusta. Toisin sanoen epätäydellinen DNA:n korjaus synnyttää mutaatioita ja näin geneettistä variaatiota. Geneettinen variaatio on puolestaan luonnonvalinnan "polttoainetta". Täydellinen DNA:n korjaussysteemi johtaisi evoluution pysähtymiseen. Toisaalta biologisen yksilön kannalta geneettinen stabiilisuus on hyvä asia.
DNA:n korjauksen tärkeydestä kertoo se, että solut investoivat suhteellisen paljon DNA:n korjausentsyymien valmistamiseen. Esimerkiksi bakteeriien ja hiivojen genomien analyysissa on selvinnyt, että suuri osa niiden koodaavasta DNA:sta on omistettu pelkästään DNA:n korjaustoiminnoille. DNA:n korjauksen tärkeyttä kuvastaa myös se, että jos jokin DNA:n korjausgeeni inaktivoidaan, mutaatioden määrä kasvaa huomattavasti kyseessä olevassa organismissa (Alberts et al. 2002).
Monet DNA:n korjaus reitit ja niitä koodaavat geenit löydettiin ensimmäisenä bakteereista. Nykyään tiedetään, että monet näistä geeneistä toimivat myös muissa eliöissä mukaan luettuna ihmisessä.