Cosa succede quando il DNA si danneggia?

Guarda la lezione intera: http://ed.ted.com/lessons/what-happens-when-your-dna-is-damaged-monica-menesini

Il DNA in solo una delle tue cellule si danneggia decine di migliaia di volte al giorno. Poiché il DNA fornisce il progetto che consente alle proteine delle tue cellule di funzionare, questo danno può causare seri problemi - incluso il cancro.
Per fortuna, le tue cellule sanno come riparare molti di questi problemi, quasi sempre. Monica Menesini descrive in dettaglio il processo di danneggiamento e riparazione del DNA.

Lezione di Monica Menesini, Animazione di Animation Domination High-Def.

Il DNA in solo una delle vostre cellule

si danneggia
decine di migliaia di volte al giorno.

Moltiplicalo per le centinaia
di trilioni di cellule del tuo corpo,

e avrai ogni giorno
un quintillione di errori nel DNA.

E poiché il DNA fornisce il programma

delle proteine che servono
alle cellule per funzionare,

il danno causa seri problemi,
come il cancro.

Gli errori si verificano in diversi modi.

A volte i nucleotidi, i blocchi
del DNA, si rovinano,

altre volte i nucleotidi
si accoppiano in maniera errata,

causando mutazioni,

e i nick in una o entrambe le parti
possono alterare la duplicazione del DNA,

o persino produrre scambi
tra sezioni di DNA.

Per fortuna, le cellule possiedono mezzi
per correggere molti di questi problemi

quasi sempre.

Questi percorsi di riparazione
si affidano a enzimi specializzati.

A diversi enzimi corrispondono
differenti tipi di danno.

Un errore comune
è il disallineamento di base.

Ogni nucleotide contiene una base,

e durante la duplicazione del DNA,

L'enzima DNA polimerasi
è tenuto ad appaiare il giusto compagno

per unire tutte le basi
su ogni parte del filamento.

L'adenina con la timina,
e la guanina con la citosina.

Tuttavia una volta
ogni cento mila appaiamenti,

commette un errore.

L'enzima recupera subito
gran parte degli errori,

esclude alcuni nucleotidi
e li rimpiazza con quelli corretti.

In caso ne dimenticasse alcuni,

Un secondo gruppo di proteine
lo segue per controllare.

Se trovano una disimmetria,

eliminano il nucloetide
errato e lo rimpiazzano.

Si chiama riparazione della disimmetria.

Insieme, i due sistemi riducono
il numero degli errori disimmetrici base

a circa uno su un miliardo.

Tuttavia il DNA può danneggiarsi
anche dopo la duplicazione.

Molte molecole diverse possono causare
cambiamenti chimici nei nucleotidi.

Alcune provengono
da esposizioni ambientali,

come alcuni composti
del fumo del tabacco.

Ma altre sono molecole
che si trovano già nelle cellule.

come il perossido di idrogeno.

Certi cambiamenti chimici sono così comuni

che esistono enzimi specifici che hanno il
compito di riparare il danno.

Tuttavia le cellule hanno anche
percorsi di riparazione più generali.

Se solo una base si danneggia,

può essere riparata con un processo
chiamato riparazione per escissione.

Un enzima rimuove la base danneggiata,

e un altro arriva per rimuovere l'area
e sostituire il nucleotide.

La luce UV può causare danni
che sono più difficili da riparare.

A volte provoca l'attaccamento
di due nucleotidi adiacenti,

alterando la forma a doppia elica del DNA.

Il danno può richiedere
un processo più complesso

chiamato riparazione
per escissione dei nucleotidi.

Un gruppo di proteine rimuove
un lungo filamento di circa 24 nucleotidi,

e li sostituisce con dei nuovi.

Radiazioni a una frequenza
molto forte come raggi gamma e raggi x,

provocano un diverso tipo di danno.

Possono recidere uno o entrambi
i filamenti della struttura del DNA.

Le rotture del doppio filamento
del DNA sono le più pericolose.

Anche solo una può causare
la morte della cellula.

I due percorsi più comuni per riparare
la rottura del doppio filamento

sono chiamati ricombinazione omologa
e unione non omologa delle estremità.

La ricombinazione omologa usa una sezione
simile di DNA non danneggiato come modello.

Gli enzimi intrecciano
le parti danneggiate e non danneggiate,

per arrivare a scambiare
sequenze di nucleotidi,

e riempire infine gli spazi mancanti

per ritrovarsi con due segmenti
completi di filamento doppio.

D'altra parte,
l'unione non omologa delle estremità

non fa affidamento su un modello.

Una serie di proteine
rimuove alcuni nucleotidi

e riunisce le estremità spezzate.

Questo processo non è del tutto corretto.

Può causare lo scambio o
lo spostamento di geni.

Tuttavia è utile quando la molecola
sorella del DNA non è disponibile.

Naturalmente, i cambiamenti del DNA
non sono sempre un male.

Mutazioni benefiche possono permettere
a una specie di evolversi.

Tuttavia quasi sempre,
vogliamo che il DNA rimanga uguale.

I difetti nella riparazione del DNA
sono legati all'invecchiamento precoce

e a molti altri tipi di cancro.

Perciò se cerchi
una fonte di giovinezza,

è già operativa nelle tue cellule

miliardi e miliardi di volte al giorno.