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जीवविज्ञान · शब्दावली

द्विलड़ी विखंडन की मरम्मत क्या है?

परिभाषा 3.7 विश्वविद्यालय जीवविज्ञान — वर्ष 3 · अध्याय 3 — जीनोम स्थायित्व: DNA क्षति, मरम्मत और पुनर्संयोजन

कोई द्विलड़ी विखंडन गुणसूत्र को काट देता है और नकल करने के लिए कोई अक्षत लड़ी नहीं छोड़ता। दो पथ उसकी मरम्मत करते हैं। असमजात सिरा-संयोजन (NHEJ): Ku70–Ku80 वलय हर सिरे से बँधता है, काइनेज़ DNA-PKcs को बुलाता है, न्यूक्लिएज़ अधिलंब छाँटती हैं, और लाइगेज़ IV सिरे जोड़ देती है; यह चक्र की किसी भी अवस्था में और मिनटों में काम करता है, पर संधि पर कुछ न्यूक्लियोटाइड खो या जोड़ देता है और गलत सिरे भी जोड़ सकता है। समजात पुनर्संयोजन (HR): MRN संकुल और न्यूक्लिएज़ 5' लड़ियों का अपच्छेदन करके लंबी 3' एकलड़ी पूँछें छोड़ते हैं, जिन्हें RPA और फिर, BRCA2 की सहायता से, पुनर्संयोजक Rad51 ढक लेता है; Rad51 तंतु किसी समजात द्विकुंडली की खोज करता है — S और G2 में सहोदरी क्रोमैटिड — उसमें प्रवेश करता है, और प्रवेश करता 3' सिरा अक्षत प्रति पर संश्लेषण आरंभ कर देता है। संयुक्त अणु या तो थोड़े संश्लेषण के बाद घोल दिए जाते हैं (अधिकांश समसूत्री मरम्मत, पार्श्व DNA का कोई विनिमय नहीं) या दो चतुर्भुजी हॉलिडे संधियों में परिपक्व होते हैं, जिनका एंडोन्यूक्लिएज़ों द्वारा विभेदन या तो कोई जीन-विनिमय देता है या कोई अ-विनिमय उत्पाद। HR यथार्थ है क्योंकि वह किसी सहोदरी की नकल करता है, पर वह तभी उपलब्ध है जब कोई सहोदरी हो।

किसी द्विलड़ी विखंडन की दो नियतियाँ। बाएँ: सिरा-संयोजन, तेज़ और सदा उपलब्ध, संधि पर एक छोटे बदलाव की कीमत पर। दाएँ: समजात पुनर्संयोजन, जो सिरों का अपच्छेदन करता है, Rad51 तंतु से सहोदरी क्रोमैटिड में प्रवेश करता है और जो खोया था उसकी नकल कर लेता है।
किसी द्विलड़ी विखंडन की दो नियतियाँ। बाएँ: सिरा-संयोजन, तेज़ और सदा उपलब्ध, संधि पर एक छोटे बदलाव की कीमत पर। दाएँ: समजात पुनर्संयोजन, जो सिरों का अपच्छेदन करता है, Rad51 तंतु से सहोदरी क्रोमैटिड में प्रवेश करता है और जो खोया था उसकी नकल कर लेता है।

उदाहरण

उदाहरण 3.9 (ज़ीरोडर्मा द्विशाख का रोग क्यों है)

धूप की एक मात्रा किसी शल्कीकोशिका में N=105N = 10^{5} पिरिमिडीन द्विलक छोड़ जाती है। 2h2\,\mathrm{h} के न्यूक्लियोटाइड-उच्छेदन अर्ध-आयु (k=0.35h1k = 0.35\,\mathrm{h}^{-1}) और 8h8\,\mathrm{h} बाद पहुँचते द्विशाख पर, NekT=105×e2.86000N e^{-kT} = 10^{5}\times e^{-2.8} \approx 6000 द्विलक अब भी नकल होने को वहीं हैं; किसी XP कोशिका की लगभग अनुपस्थित मरम्मत (k0.01h1k \approx 0.01\,\mathrm{h}^{-1}) पर 9200092\,000 हैं। द्विशाख से मिलता हर द्विलक विक्षति-पार संश्लेषण (नीचे) से लाँघा जाता है, जो त्रुटि-प्रवण है: रोगी का प्रति विभाजन उत्परिवर्तन-भार सामान्य से पंद्रह गुना है, और त्वचा-कर्कट बचपन में ही आ जाते हैं। जो उपचार काम करता है वह NN को छोटा रखना है — पराबैंगनी प्रकाश से पूर्ण परिहार।

उदाहरण 3.13 (संश्लेषी घातकता: BRCA और PARP)

जिन स्त्रियों को BRCA1 या BRCA2 की एक दोषपूर्ण प्रति वंशागत मिलती है उनमें स्तन-कर्कट का जीवन-काल जोखिम 50 से 80%50\text{ से }80\,\% होता है; अर्बुद उन्हीं कोशिकाओं में उठते हैं जिन्होंने दूसरी प्रति भी खो दी है और जो अब समजात पुनर्संयोजन नहीं कर सकतीं। ऐसी कोशिकाएँ अपने द्विलड़ी विखंडनों की मरम्मत केवल सिरा-संयोजन से करती हैं और पुनर्विन्यास जमा करती हैं। वे एक विशिष्ट दुर्बलता भी पा लेती हैं। एकलड़ी विखंडनों की, जो प्रति दिन कोई 1000010\,000 होते हैं, मरम्मत ऐसे मार्ग से होती है जिसे एंज़ाइम PARP चाहिए; जब किसी औषध से PARP निरुद्ध हो, तो एकलड़ी विखंडन S प्रावस्था तक बने रहते हैं, जहाँ कोई द्विशाख हर एक को केवल एक सिरे वाले द्विलड़ी विखंडन में बदल देता है — जिसकी मरम्मत केवल पुनर्संयोजन से हो सकती है। किसी सामान्य कोशिका के पास, जिसमें एक अच्छा BRCA युग्मविकल्पी है, उपाय है; अर्बुद कोशिका मर जाती है। दो दोष, जिनमें से हर एक अकेला हानिरहित है, साथ मिलकर घातक हैं: औषध संश्लेषी घातकता से मारती है और रोगी की दूसरी कोशिकाओं को छोड़ देती है।

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