Riparazione del DNA
Per riparazione del DNA si intendono i processi con cui una cellula identifica e corregge i danni alle sue molecole di DNA.
Nelle cellule, le normali attività metaboliche e i fattori ambientali come la luce UV e le radiazioni danneggiano il DNA. Ci sono fino a un milione di lesioni molecolari per cellula al giorno. Molte di queste lesioni causano danni strutturali alla molecola di DNA e possono alterare o eliminare la capacità della cellula di trascrivere il gene interessato. Altre lesioni inducono mutazioni potenzialmente dannose nel genoma della cellula, che influenzano la sopravvivenza delle sue cellule figlie dopo la divisione. Il processo di riparazione del DNA deve essere costantemente attivo per poter rispondere rapidamente a qualsiasi danno nella struttura del DNA.
Il tasso di riparazione del DNA dipende da molti fattori, tra cui il tipo di cellula, l'età della cellula e l'ambiente extracellulare. Una cellula che ha accumulato molti danni al DNA, o una che non ripara più efficacemente i danni, può entrare in uno dei tre stati:
Danno al DNA con conseguente rottura multipla dei cromosomi
Riparazione del DNA
Il tasso di riparazione del DNA dipende da molti fattori, tra cui il tipo di cellula, l'età della cellula e l'ambiente extracellulare. Molti geni che inizialmente avevano dimostrato di influenzare la durata della vita si sono rivelati coinvolti nella riparazione e protezione dei danni al DNA.
Danni e mutazioni
I danni al DNA e la mutazione sono fondamentalmente diversi.
- I danni sono anomalie fisiche nel DNA, come le rotture a singolo e doppio filamento. I danni al DNA possono essere riconosciuti dagli enzimi e quindi possono essere riparati. La riparazione ha bisogno della sequenza non danneggiata nel filamento di DNA complementare o in un cromosoma omologo. Se una cellula conserva un danno al DNA, la trascrizione di un gene può essere impedita, e quindi anche la traduzione in una proteina sarà bloccata. Anche la replicazione può essere bloccata o la cellula può morire.
- Una mutazione è un cambiamento nella sequenza di basi del DNA. Una mutazione non può essere riconosciuta dagli enzimi una volta che il cambiamento di base è presente in entrambi i filamenti di DNA, quindi una mutazione non può essere riparata. A livello cellulare, le mutazioni possono causare alterazioni nella funzione e nella regolazione delle proteine. Le mutazioni sono replicate quando la cellula si replica. In una popolazione di cellule, le cellule mutanti aumenteranno o diminuiranno di frequenza a seconda degli effetti della mutazione sulla capacità della cellula di sopravvivere e riprodursi.
Anche se diversi l'uno dall'altro, i danni al DNA e le mutazioni sono correlati perché i danni al DNA causano spesso errori di sintesi del DNA durante la replicazione o la riparazione; questi errori sono una fonte importante di mutazione. I danni al DNA in cellule che si dividono frequentemente, perché danno luogo a mutazioni, sono una causa importante di cancro. Al contrario, i danni al DNA nelle cellule che si dividono raramente sono probabilmente una causa importante dell'invecchiamento.
Premio Nobel 2015 per la ricerca
Il premio Nobel 2015 per la chimica è andato a tre scienziati che hanno scoperto ciascuno una parte della storia della riparazione del DNA.
- Tomas Lindahl FRS, che è svedese e lavora nel Regno Unito, ha scoperto un meccanismo chiamato base excision repair. Esso contrasta la degradazione del DNA.
- Il turco Aziz Sancar, professore all'Università del North Carolina, ha trovato una diversa riparazione del DNA chiamata riparazione per escissione del nucleotide.
- L'americano Paul Modrich, alla Duke University in North Carolina, ha mostrato come le cellule correggono i difetti del DNA che si verificano nella divisione cellulare. Questo meccanismo, chiamato mismatch repair, si traduce in una riduzione di 1.000 volte della frequenza degli errori quando il DNA viene replicato.
Domande e risposte
D: Che cos'è la riparazione del DNA?
R: La riparazione del DNA è il processo mediante il quale una cellula identifica e corregge i danni alle molecole del suo DNA, causati dalle normali attività metaboliche e da fattori ambientali, come i raggi UV e le radiazioni.
D: Quante lesioni molecolari possono verificarsi per cellula al giorno?
R: Ci sono fino a un milione di lesioni molecolari per cellula al giorno.
D: Cosa può causare un danno strutturale alla molecola di DNA?
R: I danni strutturali alla molecola di DNA possono alterare o eliminare la capacità della cellula di trascrivere il gene interessato.
D: Quali sono le mutazioni potenzialmente dannose indotte dalle lesioni del DNA?
R: Le mutazioni potenzialmente dannose indotte dalle lesioni del DNA possono influenzare la sopravvivenza delle cellule figlie dopo la divisione.
D: Perché il processo di riparazione del DNA deve essere costantemente attivo?
R: Il processo di riparazione del DNA deve essere costantemente attivo, in modo da poter rispondere rapidamente a qualsiasi danno nella struttura del DNA.
D: Quali fattori possono influenzare la velocità di riparazione del DNA?
R: Molti fattori possono influenzare la velocità di riparazione del DNA, tra cui il tipo di cellula, l'età della cellula e l'ambiente extracellulare.
D: Cosa può accadere a una cellula che ha accumulato molti danni al DNA o che non ripara più efficacemente i danni?
R: Una cellula che ha accumulato molti danni al DNA o che non ripara più efficacemente i danni, può entrare in uno dei tre stati.
