Ce este sinteza DNA? Importanța ei în formarea cancerului

Sinteza DNA – producerea unei copii a DNA

Cea mai mică unitate structurală vie a corpului este celula. Molecula care conduce celulele, DNA, poartă toate informațiile genetice provenite de la părinți. Pentru constituirea acestei informații, DNA conține un sistem alcătuit din nucleotide. Aceste nucleotide sunt formate din baze de adenină (A), guanină (G), citozină (C) sau timină (T), un zahăr cu 5 atomi de carbon și o grupare fosfat. Informația genetică se formează prin ordonarea nucleotidelor în combinații diferite. Această informație genetică permite producerea unor molecule necesare funcțiilor vitale ale corpului, proteinele . Proteinele au sarcini foarte variate în organism, de la sinteza DNA la producerea hormonului insulină. În timpul diviziunii celulare este necesară păstrarea informației genetice . Diviziunea celulară este un proces biologic necesar creșterii, vindecării rănilor și producerii de noi celule sanguine. În timpul acestei diviziuni trebuie produsă o copie a DNA , iar copiile trebuie transferate în două celule separate. DNA este o structură elicoidală alcătuită din două catene, care conțin nucleotide. Acestea se împerechează guanină–citozină și adenină–timină. Procesul producerii unei copii a DNA se numește sinteza DNA . În cursul sintezei DNA trebuie copiată exact informația genetică a celulei care se divide.

Sinteza DNA urmează un model semiconservativ: jumătate din catena DNA este veche, iar cealaltă jumătate conține catena nou formată.

Sinteza DNA începe prin plasarea helicazei, de către diverse proteine, în regiunea de sintetizat, pentru separarea celor două catene DNA cu ajutorul ATP. Imediat după instalarea helicazei și începerea desfacerii catenei, în regiunea deschisă ajunge DNA polimeraza . DNA polimeraza alungește noua catenă DNA într-o anumită direcție, folosind-o pe cea veche ca matriță (în direcția 5’ >> 3’). Întrucât direcția de sinteză a uneia dintre noile catene este 3’ >> 5’, DNA polimeraza nu poate sintetiza această regiune, deoarece poate sintetiza DNA numai în direcția 5’ >> 3’. Pentru depășirea problemei, la capătul 3’, primaza sintetizează la intervale definite RNA primeri. Datorită acestor primeri RNA, polimeraza poate sintetiza și pe această catenă în direcția 5’ >> 3’. Totuși, după această sinteză, regiunea DNA dintre doi primeri RNA nu poate fi unită de DNA polimerază. Această bucată separată se numește fragment Okazaki . Pentru unirea acestui fragment este responsabilă enzima ligază . Compresia formată înaintea regiunii sintetizate, din cauza structurii elicoidale a DNA, este corectată de topoizomerază . Procesul continuă de la regiunea de inițiere până la cea de încheiere a sintezei.

De ce este importantă înțelegerea sintezei DNA pentru cancer?

În timpul sintezei DNA, DNA polimeraza nu realizează întotdeauna împerecherea corectă a bazelor. Enzima are un mecanism de corectare a erorilor. În ciuda lui, rata acestei erori într-o celulă umană normală este de una la 10 miliarde (se estimează că în corp avem 37 de trilioane de celule umane, iar zilnic, dintre 300 de astfel de celule, se divide 1). Erorile apărute în nucleotide sunt numite mutații .

Mutațiile pot modifica proteina produsă de regiunea genică respectivă, îi pot împiedica producerea sau o pot crește. Dacă regiunea este o protooncogenă (codifică o proteină care poate duce la dezvoltarea cancerului), mutația o transformă în oncogenă (activă pentru dezvoltarea cancerului). De exemplu, o mutație care crește producerea proteinei Myc, implicată într-una dintre căile sintezei DNA, poate declanșa cancerul. Pe de altă parte, dacă mutația inactivează proteina retinoblastom, inhibitoare a aceleiași căi, și aceasta poate declanșa cancerul. Astfel, chiar o eroare foarte mică în sinteza DNA, aparent simplă, poate provoca un cancer prin mutații acumulate pe termen lung. Astăzi, dintre chimioterapiile folosite clinic, majoritatea vizează sinteza DNA a celulelor canceroase.