What happens when your DNA is damaged? - Monica Menesini

Переводчик: Alexander Bukhonov Редактор: Tatiana Nikitina

The DNA in just one of your cells

ДНК в отдельно взятой клетке вашего тела

gets damaged tens of thousands of times per day.

повреждается десятки тысяч раз в день.

Multiply that by your body's hundred trillion or so cells,

Умножьте это на количество клеток в организме — около триллиона —

and you've got a quintillion DNA errors everyday.

и получается целый квинтильон ошибок в ДНК в день.

And because DNA provides the blueprint

А поскольку именно ДНК описывает

for the proteins your cells need to function,

процесс создания белков, необходимых вашим клеткам,

damage causes serious problems, such as cancer.

эти повреждения приводят к серьёзным проблемам, таким как рак.

The errors come in different forms.

Ошибки бывают разными.

Sometimes nucleotides, DNA's building blocks, get damaged,

Иногда повреждаются нуклеотиды, кирпичики, из которых состоит ДНК,

other times nucleotides get matched up incorrectly,

в других случаях оказывается, что нуклеотиды спарены неправильно,

causing mutations,

и это приводит к мутациям,

and nicks in one or both strands can interfere with DNA replication,

а разрывы в одной или обеих нитях ДНК могут повлиять на её репликацию

or even cause sections of DNA to get mixed up.

или даже привести к тому, что смешаются целые участки ДНК.

Fortunately, your cells have ways of fixing most of these problems

К счастью, в большинстве случаев ваши клетки знают, как справиться

most of the time.

с бóльшей частью этих проблем.

These repair pathways all rely on specialized enzymes.

Эти восстановительные реакции осуществляют специализированные ферменты.

Different ones respond to different types of damage.

Разные ферменты реагируют на разные типы повреждений.

One common error is base mismatches.

Частая ошибка — несовпадение оснований.

Each nucleotide contains a base,

У каждого нуклеотида есть основание,

and during DNA replication,

и во время репликации ДНК

the enzyme DNA polymerase is supposed to bring in the right partner

фермент ДНК-полимераза подставляет соответствующую пару

to pair with every base on each template strand.

для каждого основания в каждой матричной цепи.

Adenine with thymine, and guanine with cytosine.

Аденин спаривается с тимином, гуанин — с цитозином.

But about once every hundred thousand additions,

Но примерно один раз на сто тысяч

it makes a mistake.

фермент допускает ошибку.

The enzyme catches most of these right away,

Он сразу же замечает большинство ошибок,

and cuts off a few nucleotides and replaces them with the correct ones.

отрезает несколько нуклеотидов и заменяет их на правильные.

And just in case it missed a few,

А на случай, если он пропускает ошибку,

a second set of proteins comes behind it to check.

за ним идёт второй набор белков, которые проверяют его работу.

If they find a mismatch,

Если они находят несовпадение,

they cut out the incorrect nucleotide and replace it.

они вырезают некорректный нуклеотид и заменяют его.

This is called mismatch repair.

Это называется исправлением ошибок спаривания.

Together, these two systems reduce the number of base mismatch errors

Эти две системы вместе снижают число ошибок спаривания

to about one in one billion.

до одной на миллиард.

But DNA can get damaged after replication, too.

Но ДНК может быть повреждена и после репликации.

Lots of different molecules can cause chemical changes to nucleotides.

Множество молекул могут быть причиной химических изменений в нуклеотидах.

Some of these come from environmental exposure,

Некоторые из них попадают к нам из окружающей среды,

like certain compounds in tobacco smoke.

как, например, некоторые составляющие табачного дыма.

But others are molecules that are found in cells naturally,

А другие находятся в клетках от природы,

like hydrogen peroxide.

к примеру, перекись водорода.

Certain chemical changes are so common

Некоторые химические реакции так распространены,

that they have specific enzymes assigned to reverse the damage.

что появились специализированные ферменты, которые исправляют именно такие ошибки.

But the cell also has more general repair pathways.

Но в клетке работают восстановительные процессы и более общего характера.

If just one base is damaged,

Если повреждено лишь одно основание,

it can usually be fixed by a process called base excision repair.

как правило, за восстановление отвечает процесс эксцизионной репарации оснований.

One enzyme snips out the damaged base,

Один фермент удаляет повреждённое основание,

and other enzymes come in to trim around the site and replace the nucleotides.

а другие зачищают края разрыва и заменяют нуклеотиды.

UV light can cause damage that's a little harder to fix.

Ультрафиолет может вызвать повреждения, которые исправить сложнее.

Sometimes, it causes two adjacent nucleotides to stick together,

Иногда УФ-излучение приводит к тому, что два соседних нуклеотида склеиваются,

distorting the DNA's double helix shape.

искажая двойную спираль ДНК.

Damage like this requires a more complex process

Для исправления таких повреждений требуется более сложный процесс

called nucleotide excision repair.

под названием эксцизионная репарация нуклеотидов.

A team of proteins removes a long strand of 24 or so nucleotides,

Команда белков удаляет длинную цепочку из 24 или около того нуклеотидов

and replaces them with fresh ones.

и заменяет их новыми.

Very high frequency radiation, like gamma rays and x-rays,

Высокочастотное излучение, такое как гамма-лучи или рентген,

cause a different kind of damage.

вызывает другой тип повреждений.

They can actually sever one or both strands of the DNA backbone.

Оно может привести к разрыву одной или обеих нитей остова ДНК.

Double strand breaks are the most dangerous.

Повреждения в обеих нитях ДНК являются самыми опасными.

Even one can cause cell death.

Даже одна такая ошибка может привести к смерти клетки.

The two most common pathways for repairing double strand breaks

Две самые распространённые реакции, которые чинят двунитевые разрывы, —

are called homologous recombination and non-homologous end joining.

это гомологичная рекомбинация и негомологичное соединение концов.

Homologous recombination uses an undamaged section of similar DNA as a template.

При гомологичной рекомбинации для ремонта используется целый участок похожей ДНК.

Enzymes interlace the damaged and undamgaed strands,

Ферменты переплетают повреждённую и целую нити,

get them to exchange sequences of nucleotides,

делают так, чтобы они обменялись цепочками нуклеотидов,

and finally fill in the missing gaps

а потом заполняют разрывы,

to end up with two complete double-stranded segments.

чтобы получить в итоге два полноценных двунитевых участка ДНК.

Non-homologous end joining, on the other hand,

Другой процесс — негомологичное соединение концов —

doesn't rely on a template.

не полагается на шаблон.

Instead, a series of proteins trims off a few nucleotides

Вместо этого группа белков отрезает несколько нуклеотидов,

and then fuses the broken ends back together.

а потом склеивает концы разрыва.

This process isn't as accurate.

Этот процесс далеко не так точен.

It can cause genes to get mixed up, or moved around.

Он может привести к тому, что гены перемешаются или сместятся.

But it's useful when sister DNA isn't available.

Но он полезен в тех случаях, когда родственная ДНК недоступна.

Of course, changes to DNA aren't always bad.

Конечно же, изменения в ДНК — это не всегда плохо.

Beneficial mutations can allow a species to evolve.

Полезные мутации позволяют видам эволюционировать.

But most of the time, we want DNA to stay the same.

Но в большинстве случаев нам нужно, чтобы ДНК оставалась неизменной.

Defects in DNA repair are associated with premature aging

С ошибками в восстановлении ДНК сейчас связывают раннее старение

and many kinds of cancer.

и многие типы рака.

So if you're looking for a fountain of youth,

Если вы ищете источник вечной молодости,

it's already operating in your cells,

посмотрите на свои клетки —

billions and billions of times a day.

они пользуются им миллиарды раз в день.