डीएनए क्षति के प्रकार और स्रोत

डीएनए क्षति डीएनए की रासायनिक संरचना में कोई भी ऐसा परिवर्तन है जो उसकी सामान्य, अक्षतिग्रस्त अवस्था से भिन्न होता है। यह कोशिका के भीतर के कारकों, जैसे प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों और डीएनए अणु की अंतर्निहित अस्थिरता, और कोशिका के बाहर के कारकों, जैसे पराबैंगनी प्रकाश, आयनकारी विकिरण और रासायनिक उत्परिवर्तनजनकों, दोनों से उत्पन्न होती है। क्षति को उनकी रसायन विज्ञान और स्रोत के आधार पर वर्गीकृत करने से यह स्पष्ट होता है कि कोशिकाओं को कई अलग-अलग मरम्मत मार्गों की आवश्यकता क्यों होती है।

Definition

डीएनए क्षति डीएनए के रासायनिक या संरचनात्मक परिवर्तनों को संदर्भित करती है, जिसमें संशोधित या अनुपस्थित बेस, एबासिक साइट्स, एकल- और दोहरे-स्ट्रैंड ब्रेक, और अंतर- या अंतरा-स्ट्रैंड क्रॉसलिंक शामिल हैं, जो अंतर्जात प्रक्रियाओं या बहिर्जात भौतिक और रासायनिक एजेंटों द्वारा उत्पन्न होते हैं।

Scope

यह प्रविष्टि डीएनए क्षति के मुख्य श्रेणियों का सर्वेक्षण करती है, जिसमें बेस संशोधन और एबासिक साइट्स से लेकर एकल- और दोहरे-स्ट्रैंड ब्रेक और क्रॉसलिंक तक शामिल हैं, और उन्हें उत्पन्न करने वाले अंतर्जात और बहिर्जात स्रोत भी शामिल हैं। यह क्षति को मरम्मत प्रणाली के इनपुट के रूप में मानती है; इन क्षतियों को हटाने वाले मार्ग संबंधित प्रविष्टियों में शामिल हैं।

Core questions

• डीएनए किस प्रकार की रासायनिक क्षति को सहन कर सकता है?
• कौन से स्रोत अंतर्जात हैं और कौन से बहिर्जात हैं?
• सहज, आंतरिक डीएनए क्षति कितनी बार होती है?
• क्षति का प्रकार यह क्यों निर्धारित करता है कि कौन सा मरम्मत मार्ग संलग्न है?

Key concepts

• अंतर्जात क्षति
• बहिर्जात क्षति
• ऑक्सीडेटिव बेस क्षति
• डीप्यूरिनेशन और डीअमीनेशन
• एल्किलेशन
• पाइरीमिडीन डिमर
• एकल-स्ट्रैंड और दोहरे-स्ट्रैंड ब्रेक
• अंतर-स्ट्रैंड क्रॉसलिंक

Key theories

डीएनए की आंतरिक रासायनिक अस्थिरता

डीएनए रासायनिक रूप से निष्क्रिय नहीं है: सहज जल-अपघटन से डीप्यूरिनेशन और डीअमीनेशन पर्याप्त दरों पर होता है, इसलिए क्षति का एक बड़ा हिस्सा बाहरी एजेंटों के बजाय अणु की अपनी अस्थिरता से उत्पन्न होता है, जिससे मरम्मत एक निरंतर आवश्यकता बन जाती है।

Mechanisms

अंतर्जात क्षति में बेस का जल-अपघटनीय नुकसान (डीप्यूरिनेशन) और साइटोसिन का यूरेसिल में डीअमीनेशन, ऑक्सीडेटिव क्षति जैसे चयापचय से प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों द्वारा उत्पन्न 8-ऑक्सोगुआनिन, और प्रतिकृति की त्रुटियां शामिल हैं; लिंडाहल ने दिखाया कि ये सहज प्रतिक्रियाएं इतनी बार होती हैं कि वे अकेले ही जीनोम की अखंडता को खतरे में डाल सकती हैं। बहिर्जात स्रोत अतिरिक्त क्षति उत्पन्न करते हैं: पराबैंगनी प्रकाश साइक्लोब्यूटेन पाइरीमिडीन डिमर और 6-4 फोटोप्रोडक्ट्स उत्पन्न करता है जो हेलिक्स को विकृत करते हैं, आयनकारी विकिरण दोहरे-स्ट्रैंड ब्रेक सहित स्ट्रैंड ब्रेक उत्पन्न करता है, और रासायनिक एजेंट एल्किलेटेड बेस, भारी एडक्ट्स और क्रॉसलिंक उत्पन्न करते हैं। क्योंकि ये क्षति रसायन विज्ञान में और दोहरे हेलिक्स को कितना विकृत करते हैं, इसमें भिन्न होते हैं, उन्हें विभिन्न मरम्मत प्रणालियों द्वारा पहचाना और संसाधित किया जाता है, यही कारण है कि क्षति का प्रकार और स्रोत बाकी क्षेत्र के लिए आयोजन सिद्धांत हैं।

Clinical relevance

डीएनए क्षति का स्पेक्ट्रम तंबाकू के धुएं, पराबैंगनी जोखिम और आयनकारी विकिरण जैसे एजेंटों के उत्परिवर्तनकारी और कैंसरकारी प्रभावों का आधार है, और क्षति का जानबूझकर प्रेरण रेडियोथेरेपी और कई कीमोथेरेपी का आधार है; यह प्रविष्टि उन संबंधों को यांत्रिक पृष्ठभूमि के रूप में वर्णित करती है न कि किसी व्यक्ति के लिए जोखिम या उपचार पर सलाह के रूप में।

History

प्रारंभिक कार्य ने उत्परिवर्तन को मुख्य रूप से बाहरी उत्परिवर्तनजनकों की प्रतिक्रिया के रूप में माना, लेकिन यह पहचान कि डीएनए अनायास क्षय होता है, ने क्षति को एक अपरिहार्य आंतरिक प्रक्रिया के रूप में फिर से परिभाषित किया। लिंडाहल के 1993 के जल-अपघटनीय और ऑक्सीडेटिव क्षय की दरों के संश्लेषण ने अंतर्जात क्षति के पैमाने को स्थापित किया, और बाद के एकीकृत समीक्षाओं ने जीनोम-रखरखाव ढांचे के भीतर क्षति और उनके स्रोतों की पूरी सूची को रखा।

Key figures

• Tomas Lindahl
• Jan Hoeijmakers
• Stephen Jackson
• Jiri Bartek

Seminal works

• lindahl-1993
• hoeijmakers-2001
• ciccia-elledge-2010

Frequently asked questions

क्या अधिकांश डीएनए क्षति पर्यावरण से आती है?

नहीं। डीएनए क्षति का एक बड़ा हिस्सा अंतर्जात होता है, जो डीएनए की रासायनिक अस्थिरता और सामान्य चयापचय द्वारा उत्पादित प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों से उत्पन्न होता है, इसके अतिरिक्त पराबैंगनी प्रकाश और विकिरण जैसे बहिर्जात एजेंट भी होते हैं।

दोहरे-स्ट्रैंड ब्रेक को विशेष रूप से खतरनाक क्यों माना जाता है?

एक दोहरे-स्ट्रैंड ब्रेक हेलिक्स के दोनों स्ट्रैंड्स को एक साथ काट देता है, इसलिए उस साइट पर कॉपी करने के लिए कोई अक्षत पूरक स्ट्रैंड नहीं होता है; यदि गलत तरीके से मरम्मत की जाती है तो यह गुणसूत्र पुनर्व्यवस्था का कारण बन सकता है, यही कारण है कि विशेष मार्ग इसे संभालते हैं।