von Marie Oster, 2012
Johanna Atzert, 2015
DNA-Reparaturmechanismen
Täglich entstehen in der DNA jedes Organismus Schäden. Diese können einerseits durch Fehler bei der DNA-Replikation, aber andererseits durch Mutagene (Strahlung, Temperatur, Gifte, Gase, Viren) ausgelöst werden.
Derartige Veränderungen führen zum falschen Ablauf der Mitose oder auch zur falschen Genexpression von Proteinen. Ohne eine individuelle Zusammensetzung von ausgeklügelten Reparaturmechanismen würden diese in dem jeweiligen Organismus schwere Erkrankungen auslösen.
Ein Beispiel für das versagen von Reparaturmechanismen ist die Hautkrankheit "Xeroderma pigmentosum", bei der durch UV-Strahlung und fehlender Reparatur starke Hautschäden auftreten, die zur Erhöhung der Tumorrate und letztlich zu Hautkrebs führen.
1) Fotoreaktivierung
Durch sichtbares Licht werden Fotolyasen aktiviert, die DNA-Veränderungen (z.B. Dimerisierung von Tyminbasen) rückgängig machen (spalten Dimere in Monomere). So ist eine weitere Replikation wieder möglich.
2) Postreplikationsreparatur (proofreading oder Korrekturlese-Reparatur
Ein spezielles Korrekturlese-Enzym (DNA-Reparatur-Polymerase) kann nach der DNA-Replikation die nicht komplementären Basen sofort reparieren nachdem sie eine Fehlpaarung (Heteroduplex) im neureplizierten Strang bemerkt hat.
3) Excisionsreparatur
Die Endonuclease schneidet fehlerhafte Stellen heraus, deren Umkehr der chemischen Modifikation nicht möglich sind. Anschließend erfolgt das Auffüllen der Lücken durch die DNA-Polymerase und das Verknüpfen des neusynthetisiert DNA-Stück mit dem DNA-Strang durch die DNA-Ligase.
4) SOS-Reparatur
Bei diesem Mechanismus handelt es sich um ein Notfallsystem, das jedoch fehlerhaft arbeitet. Hierbei wird die Replikation der DNA über die Schadstellen hinweg durchgeführt.
5) Rekombination während der Replikation
Wenn durch Fehler bei der Replikation entstandene Lücken nicht rechtzeitig repariert werden, kann ein Schwesterstrangaustausch stattfinden. So kann mithilfe der Information des jeweils intakten Strangs der Doppelhelix die DNA-Replikation problemlos erfolgen.