Factori ce lezează ADN-ul uman

ADN-ul, sau acidul dezoxiribonucleic, este materialul genetic prezent în fiecare celulă a organismului uman, esențial pentru dezvoltarea și funcționarea corectă a corpului. Orice leziune sau mutație la nivelul ADN-ului poate avea consecințe grave asupra sănătății individului. Înțelegerea factorilor care pot leza ADN-ul este vitală pentru prevenirea și tratarea afecțiunilor care pot rezulta. Factori ce lezează ADN-ul uman pot rezulta în urma proceselor metabolice din organism, a erorilor în replicarea structurilor ADN-ului sau a expunerii la anumiți agenți externi, cum ar fi radiații sau substanțe chimice dăunătoare. (1, 2, 3)

Principalele cauze ale deteriorării ADN-ului

Deteriorarea ADN-ului se poate datora unei varietăți de factori, atât endogeni, cât și exogeni. Deteriorările ADN-ului uman pot să apară spontan sau pot fi cauzate de agenți externi care induc mutații.

Factorii endogeni

Factorii endogeni se referă la acele surse de deteriorare a ADN-ului care provin din interiorul organismului și care sunt, adesea, o consecință a proceselor metabolice normale sau a erorilor în replicarea ADN-ului. În consecință, factorii endogeni ce lezează ADN-ul uman includ:

• Erorile în replicarea ADN-ului.

Replicarea ADN-ului este un proces extrem de precis, dirijat de o serie complexă de enzime. Cu toate acestea, în rare ocazii, aceste enzime pot face erori. Când se întâmplă acest lucru, rezultatul poate fi o inserție, o deleție sau o substituție de nucleotide. De exemplu, o enzimă ADN polimerază poate introduce un nucleotid greșit în timpul replicării. Deși celula dispune de mecanisme de corectare a acestor erori, ele nu sunt întotdeauna în totalitate eficiente, permițând astfel ca erorile să persiste.

• Leziunile hidrolitice.

ADN-ul poate fi de asemenea deteriorat de procese chimice interne, cum ar fi hidroliza. Hidroliza poate duce la ruperea legăturilor dintre nucleotide sau la modificarea bazelor azotate. Un exemplu comun este deaminarea, un proces în care o bază azotată, cum ar fi citozina, pierde un grup amin, transformându-se în uracil, o bază care nu ar trebui să existe în ADN. (3, 4, 5)

• Produse secundare ale metabolismului celular.

Pe măsură ce celulele metabolizează nutrienți pentru energie, se produc o serie de subproduse, dintre care unele pot fi dăunătoare pentru ADN. Radicalii liberi, cum ar fi speciile reactive de oxigen (ROS), sunt molecule instabile care pot ataca structura ADN-ului, ceea ce duce la deteriorarea sa. (3, 6)

Factorii exogeni

Factorii exogeni includ acei factori din mediul înconjurător care pot deteriora ADN-ul, precum radiațiile UV, expunerea la tutun, substanțe chimice carcinogene și poluanți industriali. Factorii menționați pot interacționa direct cu moleculele ADN sau pot genera compuși reactivi care modifică structura ADN-ului. De exemplu, fumul de țigară conține numeroase substanțe chimice care pot forma aducți cu ADN-ul, ceea ce duce la mutații.

Radiațiile UV, pe de altă parte, pot cauza legături între bazele pirimidine adiacente, ceea ce împiedică replicarea și transcripția ADN-ului. Poluanții industriali, cum ar fi metalele grele și compușii organici, pot induce, de asemenea, leziuni în ADN prin generarea de radicali liberi sau prin interacțiunile directe cu structura ADN. (1, 3, 7)

Diferența dintre leziuni și mutații ADN

O leziune a ADN-ului reprezintă orice formă de deteriorare structurală a moleculei de ADN. Leziunea poate fi cauzată de diverși factori, cum ar fi radiația, substanțele chimice sau procesele biologice interne. Leziunile nu schimbă în mod necesar informația genetică, dar pot interfera cu funcția moleculei de ADN. De exemplu, o leziune poate împiedica replicarea ADN-ului sau poate fi o barieră pentru enzimele care citesc informația genetică.

Mutațiile ADN, pe de altă parte, se referă la o schimbare permanentă în secvența nucleotidelor. În consecință, informația genetică stocată în ADN este modificată. Mutațiile pot fi cauzate de erori în replicarea ADN-ului, de leziuni nereparate ale ADN-ului sau de interacțiunea cu agenți mutageni. (3, 8, 9)

Răspunsul la leziuni ADN

Organismele au dezvoltat un set complex de mecanisme pentru a detecta și repara leziunile ADN, cunoscute colectiv sub numele de răspuns la deteriorarea ADN (DDR). Acest răspuns are mai multe componente cheie:

• senzori de deteriorare (molecule care recunosc și se leagă de leziunile ADN, precum proteinele RAD9 sau RAD17);
• transductorii de semnal (după ce o leziune este detectată, molecule care se leagă de leziunile ADN transmit semnalul către restul celulei);
• efectorii (proteine care acționează direct asupra leziunii ADN pentru a iniția procesul de reparare - include enzime de reparare a ADN-ului).

În funcție de natura și severitatea leziunii, DDR poate iniția diferite răspunsuri. Dacă leziunea poate fi reparată, celula va activa mecanismele de reparare a ADN-ului. Dacă leziunea este prea severă sau dacă ADN-ul nu poate fi reparat, celula poate intra într-un ciclu de întrerupere, senescență sau poate iniția apoptoza (moartea programată a celulei). Prin acest răspuns complex, organismele încearcă să păstreze integritatea materialului lor genetic și să prevină acumularea de mutații care pot duce la boli sau la transformarea malignă. (1, 3, 5, 10)