المحافظة على سلامة معلومات الدنا أمر في غاية الأهمية لبقاء الكائن الحي والحفاظ على الأنواع. ولــــذا يمكن الاستنتاج أن الكائنات الباقية طورت آليات لتصليح أو ترميم عيوب الدنا التي قد تـــنـجـم عـــــن أخطاء التنسخ أو أذيات البيئة المحيطة. وتكمن المسؤولية الرئيسة عن دقة التنسخ في الازدواج النوعي للأسس النوكليوتيدية الذي يعتمد على وجود الأشكال الصنوية الملائمة منها. ويـتم التحقق من هذه الدقة برصد ازدواج الأسس مرتين: أولاً  عند غرز النوكليوتيد، وثانياً بآلية متابعــــة لاحقة تتطلب الطاقة وتترع الأسس غير الملائمة في الطاق الجديد. ويحد الرصد المضاعف من أخطــــاء ازدواج الأسس (لا يزيد تواترها عن مرة واحدة لكل 10⁸ - 10¹⁰ زوج من الأسس). وتؤدي أخطاء التنسخ حتى بوجود جملة تصليح فعالة جداً، إلى تراكم الطفرات. لكن، ولحسن الحظ، تحدث معظم الطفرات غالباً في الدنا غير المرمز أو أنها لا تؤثر في وظيفة البروتينات المرمزة، لذا لا تحدث نتائج ضارة.

بالإضافة لذلك، يجب تصليح الأضرار المحدثة كيميائياً أو بيئياً أو فيزيائياً أو تلقائياً في الدنا، والتي يمكن تصنيفها إلى أربعة أنماط (الجدول 1). ويجري استبدال المناطق الشاذة من الدنا (الناجمة عن أخطاء التنسخ أو تأذي الدنا) بأربع آليات (الجدول 2). وتستثمر هذه الآليات المعلومات المتأصلة في بنية الدنا المضاعفة بحيث يمكن تصحيح خلل المنطقة الشاذة في أحد الطاقين بالاعتماد على المعلومات المتممة المخزونة في الطاق الآخر السليم غير المتأذي.

الجدول (1) أنماط اذيات الدنا.

الجدول (2) اليات تصليح الدنا .

تصليح الازدواج غير الملائم

تصحح هذه الآلية الأخطاء الحاصلة خلال نسخ الدنا كغرز C مقابل A، أو انزلاق البوليميراز ما يؤدي إلى إدخال أساسين إلى خمسة أسس إضافية غير متزاوجة.

تقوم بروتينات نوعية بتفرُّس الدنا حديث التخليق مستخدمةً مثيلة الأدينين ضمن متوالية GATC كنقطة مرجعية (الشكل 1) خصوصاً وأن طاق الدنا المرصاف مُمَثْيَل أما المخلق حديثاً فـــلا، مما يسمح لإنزيمات التصليح بتمييز الطاق الذي يحوي النوكليوتيد الخطأ. تتوالى بعد ذلك العمليات كما في الشكل 1 ويترافق سرطان القولون الوراثي غير السليلي HNPCC أحد أكثر أنواع السرطانات الوراثية شيوعا مع الخلل في هذه الآلية.

الشكل (1) مراحل آلية تصليح الازدواج غير الملائم .

استئصال - تصليح الأساس

معدل حدوث نزع بورينات الدنا، والذي قد يكون تلقائيا بسبب عدم الثبات الحراري للربطة الغليكوزيدية للبورين، هــو 5000- 10000 مرة /خلية /يوم في درجة الحرارة 37.

ويحدث نزع الأمين التلقائي للسيتوزين والأدينين والغــــوانين في الدنا مؤدياً إلى تشكيل اليوراسيل والهيبوزانثين والزانثين على الترتيب، وجميعها ليس من المكونات السوية للدنا وتتعرف إنزيمات نوعية (الغليكوزيلاز) عليها وتنتزعها مــن الـــدنا واصمة مكان العيب وسامحة باستبداله دون كسر الروابط الفسفودايسترية بوساطة نوكلياز داخلية نوعية تستئصل السكر غير المرتبط بأساس ليقوم البوليميراز بإقحام التوكليوتيد الصحيح والليغاز بوصل قطع الدنا. وبالطريقة ذاتها يُمكن انتزاع الأسس المؤلكة ومضاهئات الأسس من الدنا.

استئصال - تصليح النوكليوتيد (ترميم النوكليوتيد المستأصل)

تُستخدم هذه الآلية لاستبدال مناطق الدنا المتأذية بطول حتى ثلاثين أساساً مثل مثنويـــات البريميدين (بفعل UVR) ومعقدات بتروبيرين - غوانين (من التدخين) وتحويرات في الأسس وكسر للطيقــــان والارتباط المتصالب (الإشعاعُ المؤين والعلاج الكيميائي للسرطان وغيره من المواد الكيميائية).

 وهذه الآلية معقدة، وتتضمن عموماً حلمهة اثنتين من الروابط الفُسفودايسترية في نقطتين من الطاق المعيب تحصران العيب (الشكل 2)، وبوساطة نوكلياز استئصال خاصة exinuclease، ليقوم بوليميراز ( /ɛ δ في الإنسان) بملء الثغرة ثم يربط ليغاز الدنا النهايات مع الطيقان الموجودة أصلاً.

الشكل (2) آلية استئصال – تصليح النوكليوتيد.

جفاف الجلد المصطبغ (xeroderma pigmentosum) مرض وراثي تتضمن تظاهراته حساسية زائدة لضوء الشمس (فوق البنفسجي) مع تشكل سرطانات جلدية متعددة ثم الموت المبكر. ويبدو أن العيب الوراثي يتضمن تصليح الدنا المتضرر (خاصة مثنويات الثيمين).

تصليح الكسر مضاعف الطاق

تعد آلية تصـــليـح كـســــور الـطـــاق المضاعف جـــــزءاً مــــــن العمليـــــة الفيزيولوجية لإعادة ترتيب جين الغلوبولين المناعي؛ كما أنها هامة لتصليح الدنا المتأذي من الإشعاع المؤين أو تولـــد الجذور الحرة الأكسدية، كمثال. وتؤدي بعض عوامل العلاج الكيميائي إلى تخريب الخلايا بإحــــداث كـســـور مضاعفة الطاق في الدنا أو بمنع تصليحها.

وهي تتضمن مساهمة بروتينين هامين مبدئياً. الأول هو Ku، مثنوي متغاير مؤلف من وحيدتين مختلفتين ويرتبط مع نهايات الدنا الحرة ويحملُ فعالية هيليكاز معتمدة على ATP، لكنها كامنة. وعنـــد ارتباطه بالدنا، يقوم هذا المثنوي باستنفار كيناز بروتينية استثنائية معتمدة على الدنا DNA-PK (البروتين الثاني). ويمتلك هذا الأخير موضعاً لربط النهايات الحرة للدنا وآخر لربط جزيء الدنا مضاعف الطاق داخل هذه النهايات مباشرة؛ ولذلك فهو يسمح بتقارب النهايتين المفصولتين.

يقوم المعقد المكون  من الدنا حرّ النهاية وKu و DNA-PK بتنشيط الكيناز في البروتين الأخير فتسفت Ku وجزيئاً آخر  من DNA-PK على الطاق المقابل. ثم يفترق DNA-PK عن الدنا وku مما يؤدي إلى تنشيط فعالية الهيليكاز الكامنة في Ku ليقوم بفك التفاف النهايتين.

 بعد ذلك، يُشكل الدنا الناتج، المتقارب وغير الملتف، أزواجاً من الأسس. وتترع الذيول النوكليوتيدية الإضافية بوساطة نوكلياز خارجية، وتُملأ الثغرات، ثم تلحم بإنزيم ليغاز الدنا.

مواضيع ذات صلة

Chaperones and Catalyzed Protein Folding

Termination, Nonsense, and Suppression

الانتساخ (تخليق الرنا) Transcription

Translocation

Protein Elongation

Tricking the Translation Machinery into Initiating

Eukaryotic Translation and the First AUG

Experimental Support for the Shine-Dalgarno Hypothesis

تشكيل فُقَاعات التنسخ Replication Bubbles

ابتداء تخليق الدنا وتطويله Initiation & Elongation

تشكيل شعبة التنسخ Replication Fork

مناشئ التنسخ (Ori)