What happens when your DNA is damaged? - Monica Menesini

ADN ở bên trong một trong các
tế bào của bạn

bị phá hoại hàng vạn lần một ngày.

Nhân con số đó với khoảng trăm nghìn
tỉ tế bào trong cơ thể bạn,

và ta có khoảng 10 mũ 18
sai sót trong ADN mỗi ngày

Và vì ADN là khuôn mẫu tạo nên protein
cần thiết cho tế bào cơ thể hoạt động

sự hư hoại này sẽ dẫn đến hậu quả
nghiêm trọng, ví dụ như ung thư.

Có nhiều dạng sai sót trong ADN.

Có thể các nuclêôtít tạo nên ADN bị
hư hại,

hoặc các nuclêôtít bắt cặp không đúng,

dẫn đến đột biến,

hay sự mất đoạn của một hoặc hai mạch đơn
làm ngăn chặn quá trình nhân đôi ADN,

hoặc thậm chí đảo lộn các phần của ADN.

May mắn là các tế bào của bạn
hầu như luôn có cách

để giải quyết các sai sót này.

Việc sửa chữa những sai sót ấy nhờ vào
các enzym đặc hiệu.

Các enzym khác nhau sẽ phụ trách
sửa chữa các lỗi khác nhau.

Một sai sót thường gặp là
sai sót trong bắt cặp bazơ.

Mỗi nuclêôtít có một loại bazơ nitơ,

trong quá trình nhân đôi ADN,

enzym ADN polymerase có tác dụng bắt
cặp các nuclêôtít theo đúng nguyên tắc

giúp tạo ra mạch mới bổ sung với
mạch nguyên mẫu.

Adenine(A) với Thymine(T), Guanine(G) với Cytosine(X).

Nhưng cứ một trong số trăm nghìn lần
lần bổ sung,

sẽ có một lần bắt cặp sai.

Các enzyme hầu như nhận ra lỗi này ngay,

và phá bỏ các nuclêôtít rồi thay thế
chúng bằng nuclêôtít đúng.

Trong một số trường hợp hiếm các
enzym này không nhận ra,

sẽ có những protein khác đến kiểm
tra lại.

Nếu tìm ra sự bắt cặp sai,

chúng sẽ cắt bỏ nuclêôtít sai và thay
thế lại.

Đây gọi là cơ chế
sửa chữa ghép đôi lệch.

Hai hệ thống này giúp giảm bớt
số lượng các sai sót bắt cặp

khoảng một phần tỉ lần.

Nhưng ADN cũng có thể bị phá hỏng
sau khi đã nhân đôi.

Nhiều phân tử khác nhau gây biến đổi
hóa học cho các nuclêôtít.

Một phần là do tác nhân môi trường,

như các hợp chất trong khói thuốc lá.

Nhưng các phân tử khác lại nằm trong
tế bào,

như Hidrô Perôxít.

Một số biến đổi hóa học hay xảy ra

nên sẽ có một số enzym đặc hiệu để
sửa chữa các hư hại.

Nhưng tế bào còn có các cơ chế
sửa lỗi tổng quát hơn.

Nếu chỉ có một bazơ bị hỏng,

nó có thể sửa chữa bằng cơ chế
sửa chữa cắt bỏ bazơ.

Một enzym cắt bazơ bị hỏng,

và một enzym khác sẽ ở gần đó để tìm
và thay thế nuclêôtít đó.

Sự phá hoại của tia tử ngoại sẽ khó sửa
chữa hơn.

Đôi khi nó làm cho hai nuclêôtít gần
nhau dính lại,

gây phá hỏng cấu trúc xoắn kép của ADN.

Hư hại này cần quá trình sửa chữa
phức tạp hơn

gọi là cơ chế sửa chữa cắt bỏ nuclêôtít.

Một nhóm protein sẽ loại bỏ một đoạn
dài khoảng 24 nuclêôtít,

và thay thế bằng một đoạn hoàn toàn
mới.

Các bức xạ tần số rất cao
như tia gamma và tia X

sẽ phá hoại ADN theo cách khác.

Chúng thường làm đứt một hay cả hai
đoạn ADN.

Đứt mạch kép là dạng nguy hiểm nhất.

Thậm chí còn gây chết tế bào.

Có hai cách thông dụng nhất để
chữa đứt mạch kép ADN

gọi là tái tổ hợp tương đồng và kết nối
đầu cuối có tính chất không tương đồng.

Tái tổ hợp tương đồng sử dụng các
phần không bị hư hại của ADN

làm mạch nguyên mẫu.

Các enzym sẽ trộn lẫn các mạch hư
hại và không hư hại,

khiến chúng trao đổi trình tự nuclêôtít,

và cuối cùng bổ sung vào những đoạn
còn thiếu

cuối cùng tạo ra hai mạch đôi ADN
hoàn chỉnh tách rời.

Ngược lại, kết nối đầu cuối
có tính chất không tương đồng

không cần sử dụng mạch nguyên mẫu.

Thay vào đó, một chuỗi protein cắt đi
một vài nuclêôtít

và hàn hai đầu bị cắt lại để làm
chúng dính lại với nhau.

Quá trình này không được chính xác lắm.

Nó có thể khiến các gen trộn lẫn hay
di chuyển lộn xộn.

Nhưng nó sẽ có hiệu quả khi không
có các ADN tương đồng khác.

Đương nhiên, những thay đổi trên ADN không
phải lúc nào cũng xấu.

Đột biến có lợi sẽ giúp ích cho
sự tiến hóa của sinh vật.

Nhưng chúng ta hầu như đều muốn
ADN giữ nguyên.

Khiếm khuyết khi sửa chữa ADN có thể
dẫn đến lão hóa sớm

và các loại ung thư.

Vậy nên nếu bạn đang tìm kiếm
suối nguồn tươi trẻ,

nó đang hoạt động ngay trong
tế bào của bạn,

hàng tỉ tỉ lần một ngày.