Schutz- und Reparaturmechanismen

Da wir nun wissen, wie wichtig für unseren Organismus die Informationen sind, die in unserer DNA gespeichert vorliegen, ist es logisch, dass es verschiedene Mechanismen gibt, um diese zu schützen und nach Beschädigungen wieder instand zu setzen.

Stellen wir uns wieder unsere Wimpelkette vor. Würden die Wimpel einfach an ihrem Seil aufgehängt und Wind und Wetter ausgesetzt, wie schnell wären dann Schäden zu erwarten. Und fehlt auch nur ein Wimpel, dann ist die Information für unsere Perlenkette unvollständig und es werden keine oder falsche Ketten aufgebaut. Auch in unseren Zellkernen ist die DNA sozusagen "Wind und Wetter" ausgesetzt. In diesem Falle allerdings in Form von zahlreichen chemischen Substanzen, die die Basen (Wimpel) angreifen und auch durch physikalische Einwirkungen (denken Sie nur an Strahlenwirkung!). Unser Körper versucht die DNA also möglichst zu schützen und gleichzeitig die Informationen zu sichern. Eine wichtige Rolle spielt hier wieder die Tatsache, dass unsere "Wimpel" (Basen), wie wir oben im Kapitel "Genetischer Code" gesehen haben, spezifisch zueinander passen. Die DNA-"Wimpelkette" besitzt aus diesem Grunde eine "Negativkopie" von sich selbst und bildet gemeinsam mit dieser den DNA-Doppelstrang, wie Sie ihn vielleicht aus Abbildungen kennen.

Unsere "Wimpelkette" als Doppelstrang, oben sozusagen das Original, unten die "umgekehrte Kopie". Jeweils die "Wimpel" (Basen) A(denin) und T(hymin sowie C(ytosin) und G(unanin) passen zueinander und binden sich. Man spricht daher auch von sogenannten "komplemenären Basenpaaren".

Räumliche Darstellung des DNA-Doppelstrangs in der typischen "Wendeltreppenform" = Dopplehelix (Quelle: Wikipedia)

Dies hat zwei Vorteile: Erstens sind die "Wimpel" durch ihre Bindung aneinander relativ geschützt vor äußeren Einflüssen, zweitens gibt es bei Beschädigung eines Wimpels auf einem Strang immer noch eine "Sicherheitskopie" auf dem anderen Strang.

Dieser Doppelstrang trennt sich daher nur vorübergehend auf dem benötigten Abschnitt, wenn es unbedingt notwendig ist: Also für die Bildung von RNA im Bereich des Gens, nach dessen Bauplan ein Eiweiß hergestellt werden soll und bei der Verdopplung der DNA für die Zellteilung schrittweise nach dem "Reißverschlussprinzip".

Weitere Schutzvorrichtungen sind zum Beispiel Eiweißmoleküle, die die DNA umgeben und der Wimpelkette gleichzeitig einen gewissen Halt verleihen.

Für die Reparatur wiederum gibt es verschiedene Enzyme im Zellkern, die beschädigte Kettenstücke "herausschneiden" und dank der vorhandenen Kopie auf dem zweiten DNA-Strang durch neue, richtig aufgebaute Abschnitte ersetzen können. Dies funktioniert natürlich nur, so lange nicht beide Stränge beschädigt sind. Ist die DNA erheblich geschädigt und kann nicht erfolgreich repariert werden, gibt es noch einen letzten Sicherungsmechanismus: Den kontrollierten Zelltod, sozusagen den Selbstmord der Zelle.

Versagen alle Reparaturmechanismen und die Zelle überlebt, dann hat eine Mutation des Erbguts stattgefunden. Dieser Vorgang kann die verschiedensten Folgen haben und wird daher (demnächst) in einem neuen Beitrag ausführlicher erläutert.