DNA-Reparatur

DNA-Reparatur,

 

Molekulargenetik: durch »Enzyme« gesteuerte Prozesse zur Ausbesserung von Fehlstellen im DNA-Molekül, z. B. von Stellen ohne komplementäre Basenpaarung oder/und mit einer Unterbrechung in einem der beiden DNA-Stränge. Von besonderer Bedeutung unter den möglichen Schäden an der DNA sind (neben denen durch Chemikalien) Schäden durch Bestrahlung mit UV-Licht, wobei Pyrimidindimere entstehen, bei denen nachbarständige Pyrimidinbasen miteinander verknüpft sind. - Verschiedene Reparaturmechanismen sind bei der DNA-R. wirksam: Bei der Photoreparatur macht ein durch blaues Licht aktivierbares Enzym, ein Flavoproteid, die Brückenbildung in den Pyrimidindimeren rückgängig. Bei der Dunkelreparatur (Ausschneidereparatur, Exzisionsreparatur) wird neben den Pyrimidindimeren der DNA-Strang »eingeschnitten«, anschließend durch Entfernen von Nukleotiden (einschließlich der schadhaften) der Reparaturbereich zur Lücke erweitert; die Lücke wird dann neu aufgefüllt (z. B. durch DNA-Polymerase I oder II) und schließlich die letzte Bindung geschlossen (durch eine DNA-Ligase). Bei der Strangaustauschreparatur setzt - im Gegensatz zu den beiden erstgenannten Reparaturmechanismen - die »enzymatische Schere« nicht vor der DNA-Replikation an, sondern erst nach dem »Auftrennen« der beiden DNA-Elternstränge im Verlauf der Replikation. Hierbei werden die gerade gebildeten DNA-Tochterstränge zwischen den Schwestermolekülen ausgetauscht, um auf diese Weise Strukturen zu schaffen, die der Ausschneidereparatur besser zugänglich sind als die Ausgangsmoleküle. Defekte Ausschneidereparaturen haben eine hohe Mutationsrate der Zellen zur Folge. Durch häufige Reparaturen, die bei fortdauernder Mutagenese notwendig sind, wird die Replikationsgeschwindigkeit der Zellen herabgesetzt, was eine so genannte SOS-Antwort hervorruft. Dabei werden u. a. die Gene aktiviert, die bei Reparaturprozessen mitwirken, womit die Geschwindigkeit von Reparatur und Replikation gesteigert wird.