Pemulihan DNA

Pemulihan DNA merujuk kepada himpunan proses dari mana sel mengenalpasti dan membetulkan kerosakan pada molekul DNA yang mengkodkan genomenya. Dalam sel manusia, kedua-dua aktiviti metabolic normal dan faktor persekitaran seperti cahaya UV mampu menyebabkan kerosakan DNA, menyebabkan sehingga 1 juta lesion molekul individu setiap sel sehari.

Banyak luka ini menyebabkan kerosakan struktur kepada molekul DNA dan boleh mengubah atau menghapuskan keupayaan sel untuk mentranskripsikan gen yang menjejaskan pengekod DNA. Luka lain menggalakkan kemungkinan mutasi berbahaya pada genom sel, yang menjejaskan terus hidup sel-sel selanjutnya yang melalui mitosis. Akibatnya proses pemulihan DNA mesti sentiasa aktif agar ia mampu bertindakbalas dengan pantas kepada apa-apa kerosakan struktur DNA.

Kadar pemulihan DNA bergantung kepada banyak faktor, termasuk jenis sel, dan persekitaran extraselular. Sel yang mengumpulkan sejumlah besar kerosakan DNA, atau tidak lagui mampu membaiki kerosakan yang berlaku kepada DNAnya dengan berkesan, boleh menjalani salah satu dari tiga keadaan:
 memasuki keadaan bertapa tidak boleh undur, dikenali sebagai senescence 
 bunuh diri sel, juga dikenali sebagai apoptosis atau kematian sel diprogram
 pembahagian sel luar kawal, yang boleh mendorong kepada pembentukan tumor yang menjadi barah

Keupayan membaiki DNA sesuatu sel amat penting bagi keutuhan genomnya dan dengan itu kepada fungsi normalnya dan bagi sesuatu organisma. Banyak gen yang pada awalnya menunjukkan pengaruh jangka hayat terbukti terbabit dalam perlindungan dan pemulihan kerosakan DNA. Kegagalan membaiki luka pada sel yang membentuk gamet boleh memperkenalkan mutasi pada genom anak dan dengan itu mempengaruhi kadar evolusi.

Kerosakan DNA 
Kerosakan DNA, akibat faktor persekitaran dan proses metabolis normal dalam sel, berlaku pada kadar 1,000 hingga 1,000,000 luka molekul setiap sel setiap hari. Sungguhpun ini hanyalah 0.000165% daripada genom manusia yang dianggarkan 6 billion asas (3 billion pasangan asas), luka tidak dibaiki dalam gen penting (seperti gen pemendam tumor) mampu melumpuhkan keupayaan sel bagi meneruskan fungsinya dan meningkatkan kemungkinan pembentukan tumor.

Sejumlah besar kerosakan DNA memberi kesan kepada struktur utama helix berkembar; iaitu, asas itu sendiri diubah secara kimia. Pengubahan ini seterusnya mengganggu struktur helix biasa dengan memperkenalkan ikatan kimia bukan-asal atau tambahan lain (bulky adducts) yang tidak sesuai dengan helix berkembar piawaian. Tidak seperti protein dan RNA, DNA biasanya tidak memiliki struktur berlapis (tertiary structure) dan dengan itu kerosakan atau gangguan tidak berlaku pada aras tersebut. DNA, sebaliknya, supergulung dan bergulung sekitar protin dibungkus yang dikenali sebagai histone, dan kedua struktur terdedah kepada kesan kerosakan DNA.

Pemulihan DNA dan barah 
Mutasi diwarisi yang memberi kesan kepada gen pemulih DNA berkait rapat dengan risiko barah pada manusia. Barah Kolorektal Nonpoliposis Diwarisi (Hereditary nonpolyposis colorectal cancer) (HNPCC) berkait rapat dengan mutasi khusus dalam laluan pemulihan salah pasang DNA. BRCA1 dan BRCA2, dua mutasi terkenal memberikan risiko penyakit barah payu dara yang tinggi kepada pembawa, keduanya dikaitkan dengan sejumlah besar laluan pemulih DNA, terutamanya NHEJ dan pengabung homologous.

Prosedure terapi barah seperti kemotherapi dan radiotherapi berfungsi dengan melepasi keupayaan sel bagi membaiki kerosakan DNA, menyebabkan kematian sel. Sel yang membahagi dengan pantas - pada kebiasaannya sel barah - biasanya mendapat kesan yang dikehandaki. Kesan sampingan adalah sel bukan barah lain tetapi membahagi dengan pantas seperti sel stem (stem cell) dalam sum-sum tulang turut terjejas. Rawatan barah moden cuba menghadkan kerosakan DNA kepada tisu dan sel yang berkait dengan barah, samaada dengan cara fizikal (menumpu agen theraputik dikawasan barah sahaja) atau melalui cara biokimia (menggunakan ciri-ciri khas bagi sel barah pada badan).

Kadar pertukaran evolusi 
Kadang kala, kerosakan DNA tidak dibaiki, atau dibaiki oleh mekanisma cenderung silap yang menyebabkan pertukaran dari jujukan asal. Apabila ini berlaku, mutasi mungkin dikekalkan kepada genom sel anak. Sekiranya ini berlaku pada sel garis kuman (germ line) yang akhirnya menghasilkan gamet, mutasi itu mempunyai peluang untuk diturunkan kepada anak organisma tersebut. Kadar evolusi dalam spesies tertentu (atau lebih tepat lagi, dalam gen tertentu) adalah fungsi kadar mutasi. Akibatnya, kadar dan ketepatan mekanisma pemulihan DNA mempunyai pengaruh ke keatas proses pertukaran evolusi.

Rujukan

Pautan luar 

 A comprehensive list of Human DNA Repair Genes 
 3D structures of some DNA repair enzymes
 Human DNA repair diseases
 DNA repair special interest group 
 DNA Repair
 DNA Damage and DNA Repair
 Segmental Progeria

Gerontologi
Genetik molekul
Mutasi
Penuaan
Proses bersel
 
WPPER