Zobrazení zdroje stránky Reparační mechanismy organismu a jejich genetická kontrola

__TOC__

'''Reparační mechanismy''' zabraňují ohrožení existence druhu vlivem [[selekce]] a [[mutace]]. Byly popsány zejména u bakterií, u eukaryot existuje ještě mnoho neznámých.

==Fotoreaktivace==
Ozáření [[Ultrafialové záření (biofyzika)|UV-světlem]] vytváří v [[DNA (nukleová kyselina)|DNA]] dimery thyminu. Enzym [[DNA fotolyasa]] se váže k těmto dimerům. Jeho štěpící aktivita je závislá na energii viditelného světla, zejména modré frakce. Po ozáření rozštěpí dimery. Ve tmě se enzym naváže na DNA, ale dimery neštěpí. DNA fotolyasa je schopna štěpit i jiné dimery.

*Výrazně se uplatňuje u [[bakterie|bakterií]];
*u mnohobuněčných se tento proces uplatňuje jen v povrchové vrstvě buněk.

==Excizní opravy==

*Nezávislé na procesu [[Replikace DNA|replikace]];
*při vysoké rychlosti zařazování nukleotidů do nového řetězce je vysoká frekvence chybného zařazení bazí;
*u bakterií je první kontrolou správnosti párování v nově syntetizovaném řetězci DNA a v matrici zajišťuje polypeptid, který je součástí komplexu DNA polymerasy III; u eukaryot tuto funkci zřejmě zastává DNA polymerasa β
*[[Soubor:BER a NER schéma.svg|náhled|Schéma mechanismu Base Excision Repair a Nucleotide Excision Repair]]vyžadují účast nejméně 17-ti polypeptidů. Mutace kteréhokoliv z nich vede ke vzniku syndromu s rizikem neoplazií a dalšími příznaky.

==== '''Base excision repair''' ====

* Pomalejší ale přesnější

# [[DNA-glykosylasa|DNA glykosylasa]] vyštěpí poškozenou bazi
# [[DNA endonukleasa]] s DNA-exonucleasou vyštěpí přebývající cukerný zbytek
# [[DNA polymerasa]] doplní chybějící nukleotidy
# [[DNA-ligasa|DNA ligasa]] nově nasyntetizovanou sekvenci napojí

==== '''Nucleotide excision repair''' ====

* Rychlejší, méně přesně - slouží k opravě rozsáhlejších chyb
* může probíhat i jako součást transkripce

# [[helikáza|Helikasa]] rozplete dsDNA
# [[DNA endonukleasa]] vyrvoří single strand notch (zářez) na obou stranách chybového úseku
# DNA-exonucleasa odstraní sekvenci mezi zářezy 
# [[DNA polymerasa]] dosyntetizuje chybějící sekvenci
# [[DNA-ligasa|DNA ligasa]] nově nasyntetizovanou sekvenci napojí
[[Soubor:DNA mismatch repair.png|náhled|350px|Schéma DNA cest Mismatch repair (MMR) v eukaryotech, většině bakterií a E. coli.]]

==Mismatch repair==
Mismatch repair je časný postreplikační kontrolní a opravný mechanismus. Pro rozpoznání, která z dvojice bazí je chybně zařazena, je důležitá možnost rozpoznávat templát a nově syntetizovaný řetězec.

*U [[Escherichia coli|E. coli]] rozlišení umožněno porovnáním methylace řetězců (GATC – templát metylovaný);
*u člověka homology proteinů MutS a MutL kódovány [[mutátorové geny|'''mutátorovými geny''']], které mutace nezpůsobují, ale opravují. Umožňují pozdržení replikace buněk do ukončení reparace DNA nebo při větším poškození DNA vyvolají apoptózu buněk jako konečnou ochranu před vznikem klonu buněk s mutovanou DNA.

[[Mutace]] těchto genů znemožňují mismatch a vzniklé mutace jsou přenášeny do dalších generací. Může to vést ke vzniku tumoru.

*Mismatch repair geny u lidí: hMSH2, hMLH1, hMS1, hPMS2.

==Postreplikační opravy==
Pokud DNA polymerasa III. u ''E. coli'' dospěje k dimeru thyminu v templátu, zastaví činnost a odpojí se od řetězce. Syntéza nového řetězce je znovu zahájena napojením [[primasa|primasy]] v místě nejbližší signální frekvence dimerem, vzniklá mezera může být vyplněna rekombinací působením proteinu RecA (zprostředkuje párování homologních řetězců a doplnění mezery z druhého dvojvlákna). Chybějící část řetězce doplní DNA polymerasa I. a spojí ho DNA ligasa. Pokud není dimer thyminu odstraněn excizním mechanismem, musí se proces postreplikační opravy opakovat při každé replikaci.

==SOS reparace==
Jde o poslední "zoufalý" pokus o přežití při závažném poškození DNA bakterie. Proteiny umuC a umuD umožňují replikaci i poškozených a neopravených úseků templátu DNA. Tento typ reparace zvyšuje frekvenci replikačních chyb.
<noinclude>

== Funkce a biologická úloha transkripčních faktorů ==

==== Regulace bazální transkripce ====

* GTFs (general transcription factors) – nezbytné pro průběh transkripce
* mnohé z nich se neváží na DNA, ale jsou součástí preiniciačního komplexu, který reaguje přímo s RNA-polymerázou II
* nejběžnější: TFIIA, TFIIB, TFIID (součástí je podjednotka zvaná ''TATA binding protein'' (TBP) – váže se specificky na sekvenci TATA box), TFIIE, TFIIF a TFIIH

==== Buněčný vývoj ====

* na základě signálů regulují buněčnou diferenciaci a determinaci
* rodina TF [[Genová kontrola diferenciace v ontogenezi#Geny%20zygoty|Hox]] je významná pro správné tělesné uspořádnání
* TF kódovaný [[SRY]] (Sex-determining region of Y) – určení pohlaví člověka

==== Odpověď na mezibuněčné signály ====

* součástí signalizační kaskády (aktivace x suprese)
* např. [[Estrogeny|estrogenová]] signalizace: TF je součástí estrogenového receptoru, který po aktivaci putuje do jádra, kde reguluje transkripci určitých genů

==== Odpověď na vnější prostředí ====

* TF rovněž regulují signalizační kaskády exogenního původu
* '''Heat shock factor (HSF)''' – aktivuje geny umožňující přežití při vyšších teplotách
* '''Hypoxia inducible factor (HIF)''' – přežití v prostředí s nedostatkem kyslíku

==== Kontrola buněčného cyklu ====

* hl. TF, které jsou [[onkogeny]] (např. myc) a tumorsupresory (např. [[p53]]) – úloha v buněčném růstu a [[Apoptóza|apoptóze]]

== Syndromy podmíněné poruchami reparačních mechanismů ==
u člověka známa řada '''dědičných syndromů''', které jsou spojeny se zvýšenou citlivostí vůči '''mutagenním vlivům''' a mohou být podmíněny poruchami reparačních mechanismů.

==== Xenoderma pigmentosum ====

* nejvíce probádané
* '''recesivně dědičné''' onemocnění s incidencí 1 : 70 000
* postižení jsou citliví na '''UV záření'''
* opalování vyvolává nepravidelnou pigmentaci a v časném věku se u nich objevují '''karcinomy kůže'''
* zvýšené je i riziko '''neoplazií jiných orgánů'''
* kromě '''citlivosti kůže''' mají pacienti s XP různé neurologické poruchy – vysvětlením je smrt '''dlouhověkých nervových buněk''' (apoptosa)
* onemocnění je způsobeno defektem v '''excizním systému''' NER
* postižení nejsou schopni opravit poškození způsobené '''UV zářením'''


Příkladem defektu v '''systému BER''' jsou u člověka mutace v genu MUTYH způsobující jednu z dědičných forem '''kolorektálního karcinomu.'''

==== Bloomův syndrom ====

* způsoben mutací v '''genu BLM,''' který se účastní procesu postreplikačních oprav
* postižení mají '''chromosomální nestabilitu''', zvýšené riziko výskytu nádorů a jsou '''imunodeficientní'''

==Odkazy==
===Související články===

*[[Mutace]]
*[[DNA (nukleová kyselina)|DNA]]
*[[Mutace]]
*[[Mutátorové geny]]
*[[Hereditární nádorové syndromy]]

===Použitá literatura===

* {{Citace
| typ = kniha
| příjmení1 = Kapras
| jméno1 = J.
| příjmení2 = Kohoutová
| jméno2 = M.
| příjmení3 = Otová
| jméno3 = B.
| titul = Kapitoly z lékařské biologie a genetiky I
| vydání = 1
| místo = Praha
| vydavatel = Karolinum
| rok = 1996
| isbn = 80-7184-322-9
}}

* {{Citace
| typ = kniha
| příjmení1 = Soukupová
| jméno1 = M.
| příjmení2 = Soukup
| jméno2 = F.
| titul = Kapitoly z lékařské biologie a genetiky II
| vydání = 1
| místo = Praha
| vydavatel = Karolinum
| rok = 1998
| isbn = 80-7184-581-7
}}

* {{Citace
| typ = kniha
| příjmení1 = Kapras
| jméno1 = J.
| příjmení2 = Kohoutová
| jméno2 = M.
| titul = Kapitoly zlékařské biologie a genetiky III
| vydání = 1
| místo = Praha
| vydavatel = Karolinum
| rok = 1999
| isbn = 80-246-0001-3
}}

* {{Citace
|typ = web
|příjmení1 = Štefánek
|jméno1 = Jiří
|název = Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK
|url = https://www.stefajir.cz/
|citováno = 2009
}}
</noinclude>

[[Kategorie:Genetika]]
[[Kategorie:Molekulární biologie]]