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Reparatur der DNA

Bestimmte Enzymkomplexe im Körper von Lebewesen sind für die Beseitigung der Mutationen auf DNA-Stränge verantwortlich. Diese tasten sich an den Einzelstränge runter und untersucht jedes Basenpaar nach Veränderungen. Bereits einfache Lebensformen wie Bakterien besitzen mehrere solcher Reparationssysteme.

Mutationen an den Reparationssystemen können sehr schwerwiegende Folgen haben. Wie z.B. die Retinoblastom: Eine so hohe Anfälligkeit für Augenkrebs, dass vom erblichen Augenkrebs gesprochen wird.

Eine der häufigsten Veränderung durch UV-Licht ist das Thymin-Dimere, deren Gegenspieler ist das Fotoreaktivierungsenzym. Mit Hilfe von Lichtenergie lagert es sich an den Bindungen der Dimeren an und bricht die Verbindung.

In einem Lebewesen gibt es aber auch immer eine Menge von Regionen, die bestimmte Voraussetzung nicht erfühlen. Dort zum Beispiel können die Fotoreaktivierungsenzym nicht arbeiten. Aber dennoch werden Mutationen beseitigt. 3 Gene codieren für ein Enzymkomplex, der für die Exzisionsreparatur zuständig ist. Es schneidet zunächst den geschädigten DNA-Einzelstrang am Thymin-Dimere auf. Ein zweites Enzym, z.B. die DNA-Polymerase I, entfernt ausgehend von der Schnittstelle sechs Nukleotide, darunter das Dimer und lagert komplementär zum gegenüberliegenden Einzelstrang dafür neue Nukleotide an. Das Enzym Ligase schließt die letzte Lücke im reparierten Strang. Vergleichbare Enzymkomplexe auch wenn teilweise komplexer sind bei allen Lebewesen zu finden.

Mutationen können auch auf andere Weise repariert werden. Jede Mutation bringt ein Problem bei der Replikation mit sich. Dennoch wird die DNA bis zur Mutierten Stelle Repliziert. Daraufhin wird ein gutes Stück weiter die Replikation wieder aufgenommen. Es bleibt aber ein einsträngiger Bereich, dieser wird von anderen Reparationssysteme repariert oder durch Rekombinationsreparatur ergänzt. Vom repliziertem DNA-Strang wird der Einzelstrangabschnitt, der am anderen nicht repliziert wurde, rekombiniert. Nun haben beide Stränge einen intakten Einzelstrangabschnitt in mutierten Bereich, der nach Ausschneiden der mutierten Stelle zum Doppelstrang ergänzt werden kann.

Die genannten Systeme können bei E. coli etwa 50 Mutationen gleichzeitig reparieren. Bei noch mehr Mutationen sind sie überlasten und die sogenannte SOS-Reparatur wird injiziert. Diese sind zwar schneller, aber nicht so genau wie die übrigen Reparationsmaßnahmen. So wird z.B. über Dimer hinwegrepliziert. Diese bleiben erhalten, zu ihnen „komplementär“ werden beliebige Nukleotide abgelagert. Diese Schäden können auch später nicht mehr erkannt werden.

Reparatur der DNA

 

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