A DNS-helyreállítás olyan folyamatok összessége, amelyek révén a sejt azonosítja és korrigálja a genomját kódoló DNS- molekulák károsodását . A sejtekben a dezoxiribonukleinsavat (DNS) folyamatosan normális anyagcsere-aktivitásnak és az integritását befolyásoló környezeti tényezőknek teszik ki. Ezek a környezeti tényezők leggyakrabban kémiai jellegűek, például oxigén szabad gyökök és alkilezőszerek , vagy fizikaiak, például ultraibolya sugárzás és ionizáló sugárzás . Becslések szerint az egy sejtre jutó elváltozások száma naponta ezer és több mint egymillió között van. Ezen elváltozások közül sok olyan kárt okoz, hogy a sejt maga nem képes reprodukálni önmagát, vagy életképtelen leánysejteket eredményezne, ha a különféle javítási folyamatok nem történnének meg.
A DNS helyreállításának sebessége és sebessége számos tényezőtől függ, például a sejt típusától, a sejt életkorától és az extracelluláris környezettől. Egy sejt, amely nagy mennyiségben károsította DNS-ét, vagy egy sejt, amely már nem képes hatékonyan helyrehozni a DNS károsodását, a három állapot egyikébe léphet:
A sejt DNS-jének javulási képessége elengedhetetlen a genom integritása, ezért normális és a test normális működése szempontjából. Kimutatták, hogy sok gén, amelyekről kiderül, hogy befolyásolják az élettartamot, részt vesznek a DNS-helyreállításban. Ha nem sikerül kijavítani az ivarsejteket képző őssejtek molekuláris elváltozásait, akkor az utódok genomjában mutációkat vált ki, és így kihatással lesz a faj evolúciójára.
Ezek a feszültségek indukálnak a kémiai módosítások a nukleinsav bázisok a DNS egyszálú törések a DNS , bypass, szálon belüli és szálak közötti, bypass DNS fehérjék és végül a DNS kettős szálú törések integritása kárt kromoszóma. Ezekre a stresszekre reagálva a sejt komplex rendszereket fejlesztett ki, amelyek lehetővé teszik a DNS-ének vizsgálatát, és ha szükséges, helyrehozását. Az élő sejteken belül hat fő javítórendszer létezik:
Az első kategória az elváltozások egy adott típusára jellemző ad hoc mechanizmusokat tartalmazza . Az utolsó öt rendszer általános, és mindegyik képes különféle elváltozások helyrehozására.
A sejtnek több "szondája" van, amelyek lehetővé teszik a DNS károsodásának kimutatását. Ezek a próbák olyan fehérjék ( glikoziláz , PARP1 , XPC , MRN , ATM és RPA ), amelyek képesek specifikusan kimutatni a DNS-ben valószínűleg előforduló különféle változásokat. Minden javítórendszer a saját szondáit használja. Ezek a különböző próbák felismerik a DNS-ben, a nukleáris bázis dimerben, a módosított nukleáris bázisban, a DNS-ben és az áthidalott fehérjékben, az egyszálú DNS-ben, a kettős hélix torzulásokban található rendellenes struktúrákat és hozzájuk kötődnek.
Javítás előtt el kell távolítani a DNS megváltozott összetevőit. Valójában, amikor a DNS megszakad, az egyik szál lebomlik néhány nukleotidon keresztül. E különböző folyamatokhoz a sejt enzimeket ( glikoziláz , endonukleáz és exonukleáz ) használ . A törésdetektáló szondákkal jelölt DNS lehetővé teszi ezen enzimek beszervezését és a kijavításhoz szükséges kóros szerkezetek eltávolítását vagy a nukleotidok lebomlását.
Miután a sérült elemeket eltávolítottuk vagy a két szál egyikének lebomlása után a sejt szintetizál egy új DNS-szálat, templátként felhasználva a megmaradt egyszálat, vagy akár a sértetlen testvér DNS-spirált. (A genom minden régióját két spirál képviseli, mindegyik 2 szál DNS-vel, diploid fajokban). Ehhez a DNS-szintézishez egy olyan DNS-polimeráz aktivitása szükséges, amely egy új DNS-szálat szintetizál a változatlan szál DNS-szekvenciájából.
Miután a sérült DNS-t kicserélték az újonnan, egy ligáz lehetővé teszi a DNS-polimeráz által szintetizált utolsó nukleotid varrását a kezdeti DNS-szál első megtartott nukleotidjához.
A DNS-javító mechanizmusok biztosítják a genom stabilitását. Ezért természetes, hogy egy ilyen mechanizmusokat zavaró szervezet rákos daganatokat fejleszt ki. A DNS-helyreállítási mechanizmusokban fellépő rendellenességek felkutatása általános gyakorlatba került, és lehetővé teszi a genetikai eredetű rákok diagnosztizálását:
Ezenkívül ezek a mechanizmusok célként szolgálhatnak a rákellenes kezeléseknél is, blokkolásuk a DNS-elváltozások megsokszorozódásához vezet, ezáltal elősegítve az apoptózisba való átjutást. Tehát a PARP-inhibitorokat, az alap excízióval helyrehozott enzimeket tanulmányozzák olyan emlő- és petefészekdaganatokban, amelyekben már DNS-helyreállítási rendellenességek vannak, akár egy BRCA1-mutáció, akár a BRCA2 miatt, vagy ugyanezen gének metilezése megakadályozza expressziójukat.