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Genreparatur

Wir werden täglich mit unzähligen radioaktiven Partikeln beschossen (natürliche Radioaktivität), sind hohen Dosen von UV-Strahlung ausgesetzt, nehmen mit der Atemluft Billiarden von mutagenen Molekülen auf - und trotzdem geht es unseren Zellen meistens gut.

All die radioaktiven Partikel, die UV-Strahlung und die mutagenen Moleküle führen zu einer ständigen Schädigung unserer DNA, zu Mutationen. Am häufigsten sind Genmutationen, während Chromosomenmutationen oder gar Genommutationen beim Menschen doch recht selten sind. Dass die Zellen in der Regel keinen Schaden erleiden, haben sie den verschiedenen Mechanismen der DNA-Reparatur zu verdanken.

Photoreaktivierung

Bestimmte Enzyme, die Photolyasen, werden durch Licht 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 korrekte Replikation durchführen kann. Diese Lichtaktivierung der Photolyasen ist sinnvoll, werden doch viele DNA-Schäden durch die zu starke Einwirkung von Licht, vor allem UV-Licht, verursacht.

Postreplikations-Reparatur

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

Beispiel:

Fehlpaarung A - G

Korrekte Paarung A - T oder C - G

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

Excisionsreparatur

Dieser Reparaturmechanismus eignet sich auch für etwas größere Schäden auf der DNA. Ein Enzym namens Endonuclease schneidet die fehlerhafte Stelle aus der DNA heraus, allerdings nicht beide Stränge der Doppelhelix, sondern nur 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 garantiert komplementär zu dem verbliebenen Einzelstrang der ursprünglichen DNA. Ein drittes Enzym, eine Ligase, verknüpft schließlich die ursprüngliche DNA und das neu eingesetzte DNA-Stück miteinander.

Interne Links:

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