डीएनए क्षति और मरम्मत तंत्र
डीएनए प्रतिकृति की त्रुटियों और कोशिका के अंदर और बाहर से रासायनिक और भौतिक आघातों द्वारा लगातार परिवर्तित होता रहता है। डीएनए क्षति और मरम्मत तंत्र जैव रासायनिक मार्गों का एक समूह है जो इन घावों का पता लगाते हैं और या तो उन्हें ठीक करते हैं या कोशिका चक्र गिरफ्तारी और कोशिका मृत्यु जैसी सेलुलर प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करते हैं। साथ मिलकर वे कोशिका विभाजन और एक जीव के जीवनकाल में जीनोम की अखंडता बनाए रखते हैं।
Definition
डीएनए क्षति और मरम्मत तंत्र में सेलुलर मार्ग शामिल होते हैं जो डीएनए में घावों को पहचानते हैं, जहां संभव हो सही अनुक्रम या संरचना को बहाल करते हैं, और कोशिका-चक्र मशीनरी को क्षति का संकेत देते हैं, सामूहिक रूप से जीनोम स्थिरता को बनाए रखते हैं।
Scope
यह क्षेत्र पाठक को डीएनए घावों के प्रमुख वर्गों और उनका मुकाबला करने वाले प्रमुख मरम्मत मार्गों से परिचित कराता है: आधार घावों का प्रत्यक्ष उत्क्रमण और छांटना मरम्मत, प्रतिकृति त्रुटियों की बेमेल मरम्मत, और डबल-स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत के दो मार्ग। इसमें निगरानी प्रणाली, डीएनए क्षति प्रतिक्रिया भी शामिल है, जो घाव का पता लगाने को कोशिका-चक्र चौकियों और एपोप्टोसिस से जोड़ती है। यह तंत्रों का एक संदर्भ अवलोकन है; विस्तृत विषयों को बाल प्रविष्टियों में वर्णित किया गया है।
Sub-topics
Core questions
- डीएनए क्षति के प्रमुख स्रोत और रासायनिक प्रकार क्या हैं?
- विभिन्न घावों के लिए कोशिकाएं विभिन्न मरम्मत मार्गों में से कैसे चुनाव करती हैं?
- क्षति का पता लगाना कोशिका-चक्र गिरफ्तारी और कोशिका मृत्यु से कैसे जुड़ा है?
- मरम्मत की विफलता कैंसर, उम्र बढ़ने और वंशानुगत बीमारी में क्यों योगदान करती है?
Key concepts
- अंतर्जात बनाम बहिर्जात क्षति
- घाव की पहचान और मार्ग का चुनाव
- प्रत्यक्ष उत्क्रमण और छांटना मरम्मत
- डबल-स्ट्रैंड ब्रेक मरम्मत
- डीएनए क्षति प्रतिक्रिया संकेत
- कोशिका-चक्र चौकियां
- जीनोमिक अस्थिरता
Key theories
- जीनोम रखरखाव और कैंसर की बहु-स्तरीय उत्पत्ति
- अंतर्जात और पर्यावरणीय कारक लगातार डीएनए को नुकसान पहुंचाते हैं, और मरम्मत और क्षति-प्रतिक्रिया मार्गों का एक नेटवर्क उत्परिवर्तन के संचय के खिलाफ एक बाधा के रूप में कार्य करता है; इन सुरक्षाओं का नुकसान जीनोमिक अस्थिरता और कार्सिनोजेनेसिस का एक मार्ग है।
Mechanisms
डीएनए घाव सहज हाइड्रोलिसिस (डिप्यूरिनेशन और साइटोसिन डीअमिनेशन), ऑक्सीकरण, अल्काइलेशन, प्रतिकृति त्रुटियों और पराबैंगनी प्रकाश और आयनकारी विकिरण जैसे बाहरी एजेंटों से उत्पन्न होते हैं; लिंडाहल ने मात्रा निर्धारित की कि बाहरी आघात की अनुपस्थिति में भी डीएनए रासायनिक रूप से कितना अस्थिर होता है। विशिष्ट मरम्मत प्रणालियाँ विशिष्ट घावों को संबोधित करती हैं: बेस एक्सिशन रिपेयर छोटे बेस संशोधनों को हटाता है, न्यूक्लियोटाइड एक्सिशन रिपेयर भारी हेलिक्स-विकृत करने वाले एडक्ट्स को हटाता है, मिसमैच रिपेयर बेस-बेस मिसमैच और प्रतिकृति द्वारा छोड़े गए इंसर्शन/डिलीशन लूप को ठीक करता है, और डबल-स्ट्रैंड ब्रेक को होमोलॉगस रिकॉम्बिनेशन या नॉन-होमोलॉगस एंड जॉइनिंग द्वारा मरम्मत किया जाता है। इन मार्गों पर डीएनए क्षति प्रतिक्रिया अतिव्यापी होती है, जिसमें सेंसर किनेज प्रभावकों को एक संकेत रिले करते हैं जो कोशिका चक्र को रोकते हैं, मरम्मत को बढ़ावा देते हैं, या यदि क्षति अपूरणीय है तो कोशिका को एपोप्टोसिस के लिए प्रतिबद्ध करते हैं।
Clinical relevance
इन मार्गों में दोषों के कारण कई मानवीय स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं, जिनमें कैंसर-पूर्वाग्रह सिंड्रोम शामिल हैं, और यही मार्ग यह भी निर्धारित करते हैं कि ट्यूमर डीएनए-क्षति पहुँचाने वाली चिकित्सा पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं; यह क्षेत्र किसी व्यक्ति के निदान या उपचार के लिए मार्गदर्शन के बजाय साक्ष्य मूल्यांकन की पृष्ठभूमि के रूप में इन संबंधों का वर्णन करता है।
History
यह क्षेत्र बीसवीं सदी के उत्तरार्ध में विकसित हुआ, जिसमें फोटोएक्टिवेशन और एक्सिशन रिपेयर की खोज से लेकर प्रमुख मार्गों के आणविक विच्छेदन तक शामिल है। डीएनए की आंतरिक रासायनिक अस्थिरता की लिंडाहल की पहचान ने मरम्मत को एक सामयिक प्रतिक्रिया के बजाय एक निरंतर आवश्यकता के रूप में फिर से परिभाषित किया, और होइजमेकर्स और सांकर व सहयोगियों द्वारा किए गए एकीकृत अध्ययनों ने अलग-अलग मार्गों को एक सुसंगत जीनोम-रखरखाव प्रणाली के रूप में एक साथ लाया। लिंडाहल, मोड्रिच और सांकर को 2015 का रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार डीएनए मरम्मत के यांत्रिक अध्ययन को मान्यता देता है।
Key figures
- Tomas Lindahl
- Aziz Sancar
- Paul Modrich
- Stephen Jackson
- Jan Hoeijmakers
Related topics
Seminal works
- lindahl-1993
- hoeijmakers-2001
- sancar-2004
- jackson-bartek-2009
Frequently asked questions
- कोशिका को इतने सारे अलग-अलग मरम्मत मार्गों की आवश्यकता क्यों होती है?
- विभिन्न घावों में अलग-अलग रसायन विज्ञान और ज्यामिति होती है, इसलिए कोशिका विशेष प्रणालियों का उपयोग करती है: छोटे आधार क्षति को बेस एक्सिशन रिपेयर द्वारा नियंत्रित किया जाता है, भारी विकृतियों को न्यूक्लियोटाइड एक्सिशन रिपेयर द्वारा, प्रतिकृति मिसमैच को मिसमैच रिपेयर द्वारा, और डबल-स्ट्रैंड ब्रेक को रिकॉम्बिनेशन या एंड जॉइनिंग द्वारा।
- डीएनए मरम्मत का कैंसर से क्या संबंध है?
- मरम्मत मार्ग उत्परिवर्तन के संचय के खिलाफ एक बाधा के रूप में कार्य करते हैं; जब वे विफल हो जाते हैं, तो जीनोमिक अस्थिरता बढ़ जाती है और कैंसर में योगदान कर सकती है, यही कारण है कि वंशानुगत मरम्मत दोष कैंसर के जोखिम को बढ़ाते हैं।