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DNA-Schäden

Einführung

Die DNA ist in der Zelle vielen Angriffen von außen (exogen) und innen (endogen) ausgesetzt. Sie ist keineswegs inert, wie die Stabilität der Genome über Generationen hinweg vermuten lassen würde. Das reaktive Milieu in der Zelle selbst, die Gegenwart vieler toxischer Substanzen aus der Umwelt sowie ultraviolette und ionisierende Strahlen verändern die DNA ständig. Dadurch kann es zur Modifikation oder den Verlust von Basen kommen. In der Tat sind einige dieser Reaktionen recht häufig; so werden z.B. unter physiologischen Bedingungen pro Tag spontan die glycosidischen Bindungen von etwa 10.000 Purin-Nucleotiden im Genom jeder menschlichen Zelle hydrolysiert. Chemische Agenzien oder physikalische Einflüsse wie UV-Strahlen und energiereiche Strahlung, die geeignet sind, solche Veränderungen (Mutationen) auszulösen, werden als Mutagene bezeichnet. Jeder DNA-Schaden muss repariert werden, wenn die genetische Information erhalten bleiben soll.

Schäden an der DNA lassen sich in verschiedene Klassen einteilen. Es erscheint sinnvoll, die Schäden nach den auslösenden Faktoren (exogene oder endogene Faktoren) zu unterscheiden. Zu den exogenen Faktoren gehören Schäden an der DNA, die durch chemische Modifikationen bzw. durch ultraviolette und ionisierende Strahlung entstehen. Zu den endogenen Faktoren zählen Basenverluste und Replikationsfehler.

Reaktionsmöglichkeiten der DNA

DNA kann an vier verschieden Stellen chemisch reagieren:

  • Basen
  • Zucker
  • Phosphate
  • Zwischen den Basen (Interkalation)

Im Wesentlichen können folgende Reaktionen unterschieden werden:

  • Alkylierungsreaktionen
  • Oxidationen
  • Hydrolysation (alkalisch und sauer)
  • Aktivierung durch energiereiche Strahlung (UV-Licht, Radioaktivität)

Die Reaktionsprodukte sind in vielen Fällen chemisch unterscheidbar, weisen aber keine Änderungen in den biologischen Eigenschaften auf, d.h. sie sind häufig immer noch in der Lage, ein korrektes Basenpaar auszubilden. Mögliche Folgen sind:

  • Verlust der Base
  • Umwandlung in eine andere Base
  • Dimerbildung benachbarter Basen
  • Spaltprodukte des Zucker-Phosphat-Rückgrats
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