რა არის DNA-ს სინთეზი? მნიშვნელობა კიბოს წარმოქმნისთვის

DNA-ს სინთეზი - DNA-ს ასლის წარმოქმნა

ორგანიზმის უმცირესი ცოცხალი სტრუქტურული ერთეული უჯრედია. მისი მმართველი მოლეკულა, DNAმშობლებისგან მიღებულ მთელ გენეტიკურ ინფორმაციას ატარებს. ამ ინფორმაციის შესაქმნელად DNA ნუკლეოტიდებისგანშემდგარ სისტემას შეიცავს. ნუკლეოტიდები შედგება ადენინის (A), გუანინის (G), ციტოზინის (C) ან თიმინის (T) ფუძისგან, 5 ნახშირბადიანი შაქრისა და ფოსფატური ჯგუფისგან. ნუკლეოტიდების განსხვავებული კომბინაციით განლაგება გენეტიკურ ინფორმაციას ქმნის. ამ ინფორმაციით ორგანიზმის სასიცოცხლო ფუნქციებისთვის აუცილებელი ერთ-ერთი მოლეკულა, ცილები წარმოიქმნება. მათი ამოცანები მრავალფეროვანია, DNA-ს სინთეზიდან ინსულინის წარმოქმნამდე. უჯრედების გაყოფისას გენეტიკური ინფორმაციის შენარჩუნება აუცილებელია. გაყოფა ზრდის, ჭრილობის შეხორცებისა და ახალი სისხლის უჯრედების წარმოქმნისთვის საჭირო ბიოლოგიური პროცესია. ამ დროს DNA-ს ასლის შექმნა და ასლების ორ ცალკეულ უჯრედში გადაცემა აუცილებელია. DNA ნუკლეოტიდების შემცველი ორჯაჭვიანი სპირალია. ნუკლეოტიდები წყვილდება გუანინ-ციტოზინად და ადენინ-თიმინად. ასლის შექმნის პროცესს DNA-ს სინთეზი ეწოდება. ამ დროს გაყოფადი უჯრედის გენეტიკური ინფორმაცია ზუსტად უნდა დაკოპირდეს.

DNA-ს სინთეზი ნახევრად კონსერვატიული მოდელია: ჯაჭვის ერთი ნახევარი ძველია, მეორე კი ახლად წარმოქმნილი.

სინთეზი იწყება ცილების მიერ ჰელიკაზის ფერმენტის სინთეზის ადგილას მოთავსებით, რათა ATP-ის გამოყენებით ორმაგი ჯაჭვი გაიხსნას. ჰელიკაზის მიერ გახსნის დაწყებისთანავე რეგიონში DNA პოლიმერაზის ფერმენტი მიდის. ის ძველი ჯაჭვის შაბლონით ახალ ჯაჭვს განსაზღვრული მიმართულებით აგრძელებს (5’ >> 3’). ერთ-ერთი ახალი ჯაჭვის 3’ >> 5’ მიმართულების გამო პოლიმერაზა მას ვერ ასინთეზებს, რადგან მხოლოდ 5’ >> 3’ მიმართულებით მუშაობს. პრობლემის გადასაჭრელად პრიმაზა 3’ ბოლოზე გარკვეული ინტერვალებით RNA პრაიმერებს ქმნის. მათი დახმარებით პოლიმერაზა ამ ჯაჭვზეც 5’ >> 3’ მიმართულებით ასინთეზებს. თუმცა შემდეგ ორ პრაიმერს შორის DNA-ს უბნებს პოლიმერაზა ვერ აერთებს. ცალკე დარჩენილ ნაწილს ოკაზაკის ფრაგმენტი ეწოდება. მის შეერთებაზე ლიგაზის ფერმენტია პასუხისმგებელი. სპირალური ფორმის გამო სინთეზის წინ წარმოქმნილ დაჭიმულობას ტოპოიზომერაზის ფერმენტი ასწორებს. პროცესი დასაწყისიდან ბოლომდე გრძელდება.

რატომ არის DNA-ს სინთეზის გაგება მნიშვნელოვანი კიბოსთვის?

სინთეზისას DNA პოლიმერაზა ყოველთვის სწორ ფუძეს ვერ აწყვილებს. მას შეცდომის გასწორების მექანიზმი აქვს, თუმცა ნორმალურ უჯრედში შეცდომის სიხშირე 10 მილიარდში ერთია (ორგანიზმში დაახლოებით 37 ტრილიონი ადამიანური უჯრედია და ყოველდღე მათგან 300-დან 1 იყოფა). ნუკლეოტიდურ შეცდომებს მუტაცია ეწოდება.

მუტაციით შესაბამისი გენიდან წარმოქმნილი ცილა შეიძლება შეიცვალოს, მისი წარმოება დაითრგუნოს ან გაიზარდოს. თუ რეგიონი პროტოონკოგენია (კიბოს გამომწვევი ცილის კოდირებისას), მუტაციით ონკოგენად, კიბოსთვის აქტიურ უბნად იქცევა. მაგალითად, სინთეზის ერთ-ერთ გზაში მონაწილე Myc ცილის წარმოების ზრდის მუტაციამ შეიძლება კიბო გამოიწვიოს. ასევე თუ მუტაცია იმავე გზის დამთრგუნველ რეტინობლასტომის ცილას გამორთავს, კიბო შეიძლება განვითარდეს. ამგვარად, თითქოს მარტივ სინთეზში მცირე შეცდომაც ხანგრძლივად დაგროვებული მუტაციებით კიბოს იწვევს. დღეს კლინიკაში გამოყენებული ქიმიოთერაპიების უმეტესობა კიბოს უჯრედის DNA-ს სინთეზს უმიზნებს.