Reparaturmechanismen der DNA

Reparaturmechanismen der DNA,

 

Ausbesserungsvorgänge an Fehlstellen im DNA-Molekül (DNA-Reparatur), d. h. an Stellen ohne komplementäre Basenpaarung oder/und mit einem Bruch in einem der beiden DNA-Stränge. Grundlage der R. der DNA sind spezielle Reparaturenzyme. Von besonderer Bedeutung unter den möglichen Schäden an der DNA sind sowohl durch Chemikalien als auch durch physikalische Noxen (Strahlung) verursachte Mutationen. Pyrimidindimere entstehen z. B. durch UV-Strahlung, wodurch nachbarständige Pyrimidinbasen miteinander starr verknüpft sind. Bei der Photoreparatur macht ein durch Licht der Wellenlänge 410 nm aktivierbares Enzym, die Photolyase, die Brückenbildung in den Pyrimidindimeren rückgängig. Bei der alternativen Ausschneidereparatur (Exzisionsreparatur) wird neben den Pyrimidindimeren in den DNA-Strang »eingeschnitten«; anschließend wird durch Entfernen von Nukleotiden (einschließlich der schadhaften) der Reparaturbereich zur Lücke erweitert (durch Exo-DNasen); die Lücke wird dann durch Synthese neu aufgefüllt (durch DNA-Polymerasen) und schließlich die letzte Bindung geschlossen (durch eine DNA-Ligase). Bei der Strangaustauschreparatur setzt - im Gegensatz zu den beiden erstgenannten R. der DNA - 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. Fehler bei der Strangaustauschreparatur haben fatale Folgen für die Zelle.