Modifikasi kimia dan kemasan DNA diubah

Modifikasi kimia dan kemasan DNA diubah
Cytosin.svg 5 - Methylcytosine.svg Thymin.svg
sitosin 5 - methylcytosine timin
Struktur sitosin dengan dan tanpa gugus 5 - metil . Deaminasi mengkonversi 5 - methylcytosine menjadi timin .
Modifikasi dasar dan kemasan DNA
Informasi lebih lanjut : metilasi DNA , kromatin renovasi

Ekspresi gen dipengaruhi oleh bagaimana DNA dikemas dalam kromosom , dalam struktur yang disebut kromatin . Modifikasi dasar dapat terlibat dalam kemasan , dengan daerah yang memiliki ekspresi gen rendah atau tidak ada biasanya mengandung tingkat tinggi metilasi basa sitosin . Kemasan DNA dan pengaruhnya terhadap ekspresi gen juga dapat terjadi oleh modifikasi kovalen dari inti protein histon sekitar yang DNA dibungkus dalam struktur kromatin atau yang lain dengan remodeling dilakukan oleh kompleks remodeling kromatin (lihat kromatin renovasi ) . Ada , lebih lanjut , crosstalk antara metilasi DNA dan modifikasi histon , sehingga mereka terkoordinasi dapat mempengaruhi kromatin dan ekspresi gen . [ 64 ]

Sebagai salah satu contoh , metilasi sitosin , menghasilkan 5 - methylcytosine , yang penting untuk inaktivasi X-kromosom [ 65 ] Tingkat rata-rata metilasi bervariasi antara organisme - . Cacing Caenorhabditis elegans memiliki metilasi sitosin , sementara vertebrata memiliki tingkat yang lebih tinggi , sampai dengan 1 % dari DNA mereka mengandung 5 - methylcytosine . [ 66 ] Meskipun pentingnya 5 - methylcytosine , dapat deaminate untuk meninggalkan basis timin , sitosin sehingga alkohol sangat rentan terhadap mutasi . [ 67 ] modifikasi dasar lainnya termasuk metilasi adenin pada bakteri , kehadiran 5 - hydroxymethylcytosine di otak , [ 68 ] dan glikosilasi dari urasil untuk menghasilkan " J - dasar" di kinetoplastids . [ 69 ] [ 70 ]
kerusakan
Informasi lebih lanjut : kerusakan DNA ( alami ) , Mutasi , teori kerusakan DNA penuaan
Sebuah aduk kovalen antara bentuk metabolik aktif dari benzo [ a] pyrene , mutagen utama dalam asap tembakau , dan DNA [ 71 ]

DNA dapat rusak oleh berbagai macam mutagen , yang mengubah urutan DNA . Mutagen termasuk agen pengoksidasi , agen alkylating dan juga energi tinggi radiasi elektromagnetik seperti sinar ultraviolet dan sinar - X . Jenis kerusakan DNA yang dihasilkan tergantung pada jenis mutagen . Misalnya, sinar UV dapat merusak DNA dengan memproduksi dimer timin , yang cross-link antara dasar pirimidin . [ 72 ] Di sisi lain , oksidan seperti radikal bebas atau hidrogen peroksida menghasilkan beberapa bentuk kerusakan , termasuk modifikasi dasar , khususnya dari guanosin , dan istirahat untai ganda [ 73 ] Sebuah sel manusia yang khas berisi sekitar 150.000 pangkalan yang telah mengalami kerusakan oksidatif . . [ 74 ] Dari lesi ini oksidatif , yang paling berbahaya adalah untai ganda istirahat , karena ini sulit untuk memperbaiki dan dapat menghasilkan mutasi titik , sisipan dan penghapusan dari urutan DNA , serta translokasi kromosom . [ 75 ] mutasi ini dapat menyebabkan kanker . Karena keterbatasan yang melekat dalam mekanisme perbaikan DNA , jika manusia hidup cukup lama , mereka akan semua akhirnya mengembangkan kanker . [ 76 ] [ 77 ] kerusakan DNA yang terjadi secara alami , karena proses seluler normal yang menghasilkan spesies oksigen reaktif , kegiatan hidrolitik air seluler , dll, juga sering terjadi . Meskipun sebagian besar kerusakan tersebut diperbaiki , di setiap sel beberapa kerusakan DNA mungkin tetap meskipun tindakan proses perbaikan . Ini kerusakan DNA yang tersisa berakumulasi dengan usia di jaringan postmitotic mamalia . Akumulasi ini tampaknya menjadi penyebab penting dari penuaan . [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]

Banyak mutagen masuk ke dalam ruang antara dua pasangan basa yang berdekatan , ini disebut interkalasi . Kebanyakan intercalators adalah molekul aromatik dan planar ; contoh termasuk bromida ethidium , Acridine , daunomycin , dan doxorubicin . Untuk intercalator agar sesuai antara pasangan basa , basis harus memisahkan , mendistorsi untai DNA oleh unwinding double helix . Hal ini menghambat baik transkripsi dan replikasi DNA , menyebabkan keracunan dan mutasi . [ 81 ] Akibatnya , intercalators DNA mungkin karsinogen , dan dalam kasus thalidomide , teratogen [ 82 ] Lain seperti benzo [ a] pyrene epoksida diol . Dan adduct bentuk aflatoksin DNA yang menyebabkan kesalahan dalam replikasi . [ 83 ] Namun demikian , karena kemampuan mereka untuk menghambat transkripsi DNA dan replikasi , racun serupa lainnya juga digunakan dalam kemoterapi untuk menghambat pertumbuhan sel-sel kanker dengan cepat . [ 84 ]
fungsi biologis

DNA biasanya terjadi sebagai kromosom linier dalam eukariota , dan kromosom melingkar pada prokariota . The set kromosom dalam sel membentuk genom , genom manusia memiliki sekitar 3 miliar pasangan basa DNA disusun menjadi 46 kromosom [ 85 ] Informasi yang dibawa oleh DNA diadakan di urutan potongan DNA yang disebut gen . . Transmisi informasi genetik dalam gen dicapai melalui pasangan basa komplementer . Misalnya, dalam transkripsi , ketika sel menggunakan informasi dalam gen , urutan DNA disalin ke dalam urutan RNA komplementer melalui tarik antara DNA dan RNA nukleotida yang benar . Biasanya , ini salinan RNA kemudian digunakan untuk membuat urutan protein yang cocok dalam proses yang disebut translasi , yang tergantung pada interaksi yang sama antara nukleotida RNA . Dengan cara alternatif , sel mungkin hanya menyalin informasi genetik dalam proses yang disebut replikasi DNA . Rincian fungsi-fungsi ini akan dibahas dalam artikel lain , di sini kita fokus pada interaksi antara DNA dan molekul lain yang memediasi fungsi genom .