Uszkodzenia i naprawa 

DNA

Joanna Łanuszewska

Egzogenne i endogenne źródła 

uszkodzeń DNA

• Uszkodzenia egzogenne

– Słońce (promieniowanie UV)
– Grzyby (pleśnie) i substancje przez nie wydzielane
– Produkty spalania tytoniu
– Zanieczyszczenie powietrza (np. produkty spalania węgla i 

węglowodorów)

– Promieniowanie jonizujące (promieniowanie gamma, X)
– Leki i inne ksenobiontyki

• Uszkodzenia endogenne

– Uszkodzenia oksydacyjne
– Spontaniczne zaburzenia struktury (błędy polimerazy, spontaniczne 

deaminacje)

– Rekombinacja V(D)J
– Genetyczna podatność na uszkodzenia

Konsekwencje uszkodzenia DNA – 

synteza białek

Budowa DNA, chromatyna 

Reaktywne atomy 

pierścieni puryn i pirymidyn

Tymina                        Adenina

Cytozyna                       Guanina

Typy uszkodzeń DNA

Mutacje w sekwencjach kodujących 

powodują różne uszkodzenia białek

 

Odpowiedź na uszkodzenia 

DNA

Naprawa DNA

Powiązanie różnych rodzajów odpowiedzi 

komórkowej na uszkodzenia DNA

Dlaczego naprawa DNA jest taka 

ważna?

Uszkodzenia  DNA  wiążą  się  z  czynnikami  rozpoznającymi,  lub 
innymi  białkami  chromatyny.  Samo  uszkodzenie,  jeśli  nie 
zostanie  naprawione,  może  hamować  syntezę  DNA  lub 
powodować mutację, jeśli błędny nukleotyd zostanie wstawiony 
naprzeciw uszkodzenia.

Systemy naprawy DNA u 

ssaków

Mechanizmy naprawy przez wycinanie:
 NER - foto-uszkodzenia, addukty DNA, wiązania sieciujące
 BER - alkilowe i hydroksylowe modyfikacje zasad
 MMR - nieprawidłowo sparowane nukleotydy

Mechanizmy naprawy bezpośredniej:
 fotoliazy, metylotransferazy

Mechanizmy naprawy dwuniciowych pęknięć DNA:
 NHEJ - łączenie końców nie homologicznych
 rekombinacja homologiczna

Rozpoznawanie uszkodzenia DNA

Naprawa przez wycinanie ma identyczne etapy 

resyntezy DNA, różni się obecnością specyficznych 

białek rozpoznających i specyficznością zespołów 

wycinających uszkodzenie

 

Usuwanie uszkodzonej lub źle wstawionej 

zasady

 

Naprawa błędnie sparowanych

 

nukleotydów

Naprawa błędnie sparowanych 

zasad – Procaryota i Eucaryota

Naprawa błędnie sparowanych 

zasad odbywa się już w czasie 

replikacji DNA

Naprawa przez wycinanie 

zasady (base excision repair – 

BER)

Mechanizm działania glikozylaz na 

przykładzie glikozylazy DNA 

uracylowej

Długa i krótka ścieżka naprawy 

BER

Naprawa przez wycięcie 

nukleotydu (nucleotide excision 

repair – NER)

Typy naprawy NER

• Naprawa  NER  biegnie  z  różną  szybkością  w  różnych 

rejonach genomu.

• Znacznie szybciej uszkodzenia są naprawiane na nici 

transkrybowanej.

• Obie  formy  naprawy  wykorzystują  ten  sam 

rdzeniowy 

kompleks 

naprawczy 

(XPA/RPA, 

XPF/ERCC1,  XPG,  TFIIH),  ale  naprawa  związana  z 

transkrypcją  wymaga  jeszcze  białek  CSA  i  CSB,  a 

naprawa 

genomu 

– 

białek 

rozpoznających 

uszkodzenie – XPE i XPC

NER – naprawa genomu (global repair – 

GR)

NER – naprawa związana z transkrypcją 

(transcription-coupled repair – TCR)

Białka kodowane przez geny XP 

biorą udział w naprawie NER

Jednym z elementów mechanizmu NER 
jest
czynnik transkrypcyjny TFIIH

TFII
H

Kompleks białek uczestniczących

w początkowych etapach 

mechanizmu NER

Naprawa NER w 

chromatynie

Uszkodzenia różnych fragmentów genomu 

naprawiane są z różnymi szybkościami

Szybka naprawa DNA

(potencjalnie) transkrybowanego

Wolna naprawa DNA

nie transkrybowanego

wpływ struktury chromatyny

Preferencyjna naprawa 

nici transkrybowanej

obecność polimerazy II RNA

Typy naprawy podwójnych pęknięć 

DNA

Naprawa przez 

rekombinację 

homologiczną (HR)

Naprawa przez łączenie 

końców 

niehomologicznych 

(NHEJ)

Białko ATM aktywuje białka 

naprawcze

DNA-PK jest aktywowana przez 

podwójne pęknięcia DNA

 

DNA-PK ma 3 podjednostki

Struktura białka Ku związanego 
z DNA

Białko Artemis jest nukleazą 

powiązaną z NHEJ

• Pacjenci Scid o podtypie radiowrażliwym 

mają uszkodzone białko Artemis

• ~70 kDa
• Należy do rodziny metalo-ß-laktamaz
• Oddziałuje z DNA-PK

CS

• Fosforylacja przez DNA-PK stymuluje 

aktywność nukleazową (obróbka końców 
DNA przed ligacją)

Uszkodzenia białek systemu NHEJ 

powodują różne defekty w 

naprawie

Naprawa NHEJ jest związana z 

macierzą jądrową

Białko Ku pełni różne role w 

naprawie NHEJ i innych funkcjach 

komórki

Udział w regulacji
apoptozy

Naprawa podwójnoniciowych 

pęknięć DNA w cyklu komórkowym

NHEJ – aktywny 
przez cały cykl 
komórkowy

HR – aktywny w fazie G2 i M

M

G1

S

G2

Metylacja G – naprawa 

bezpośrednia

Bezpośrednia naprawa dimerów 

tymidynowych – udział fotoliazy

Naprawa wiązań krzyżowych 

(międzyniciowych)

Białka chromatyny oddziałują z 

białkami naprawczymi