Genreparatur

W

ir werden täglich mit unzähligen radioaktivenPartikeln beschossen (natürliche Radioaktivität), sind hohen Dosen vonUV-Strahlung ausgesetzt, nehmen mit der Atemluft Billiarden von mutagenen Molekülenauf - und trotzdem geht es unseren Zellen meistens gut.

All die radioaktiven Partikel, die UV-Strahlung und die mutagenen Moleküleführen zu einer ständigen Schädigung unserer DNA, zu Mutationen.Am häufigstensind Genmutationen,während Chromosomenmutationen odergar GenommutationenUnterteilung der Mutationen nach ihren Ursachen beimMenschen doch recht selten sind. Dass die Zellen in der Regel keinen Schaden erleiden,haben sie den verschiedenen Mechanismen der DNA-Reparatur zu verdanken.

Bestimmte Enzyme, die Photolyasen, werden durchLicht aktiviert und machen einen großen Teil der DNA-Schäden wieder rückgängig,so werden z.B. Thymin-Dimere wieder getrennt, so dass die DNA-Polymerase eine korrekteReplikation durchführen kann. Diese Lichtaktivierung derPhotolyasen ist sinnvoll, werden doch viele DNA-Schäden durch die zu starkeEinwirkung von Licht, vor allem UV-Licht, verursacht.

Während die Photoreaktivierung vor der Replikation tätig wird, erfolgtder hier genannte Mechanismus erst nach vollendeter Replikation. Die verantwortlichenEnzyme sind in der Lage, in der Tochter-DNA Fehlpaarungen zu erkennen, also wennz.B. Adenin nicht mit Thymin gepaart ist, sondern mit Guanin oder Cytosin.

Fehlpaarung A - G

Korrekte Paarung A - T oder C- G

Es gibt zwei Möglichkeiten der Reparatur, wie das obige Beispiel zeigt. Dieverantwortlichen Enzyme können erkennen, welcher der beiden DNA-Strängeder Mutterstrang und welcher der Tochterstrang ist. Angenommen, die Base A im obigenBeispiel liegt auf dem Mutterstrang, so muss auf dem Tochterstrang die Base G durchdie Base T ersetzt werden. Liegt dagegen die Base G auf dem Mutterstrang, so mussauf dem Tochterstrang die Base A durch die Base C ersetzt werden.

Dieser Reparaturmechanismus eignet sich auch für etwas größereSchäden auf der DNA. Ein Enzym namens Endonuclease schneidet die fehlerhafteStelle aus der DNA heraus, allerdings nicht beide Stränge der Doppelhelix, sondernnur den Einzelstrang, den das Enzym als fehlerhaft erkannt hat. Nach dem Herausschneiden(Excision) des DNA-Stücks kommt ein zweites Enzym, eine spezielle DNA-Polymerase,und regeneriert das herausgeschnittene Stück. Die neuen Basen sind jetzt garantiertkomplementär zu dem verbliebenen Einzelstrang der ursprünglichen DNA. Eindrittes Enzym, eine Ligase, verknüpft schließlich die ursprünglicheDNA und das neu eingesetzte DNA-Stück miteinander.