Darvas Zsuzsa, László Valéria

Sejtbiológia

A hiba- és a javítási elméletek

Azzal mindenki egyetért, hogy örökké semmi sem működik tökéletesen. A hiba- és javítási elméletek azon alapulnak, hogy egyrészt az eltelt idővel arányosan egyre több és több hiba keletkezik a felépítő folyamatok során, másrészt a javító rendszerek ezeket nem képesek tökéletesen korrigálni. Így nő a hibás molekulák mennyisége, ami viszont a sejtek anyagcseréjét nehezíti, és öregedési elváltozásokhoz vezet.

Ezen elméletek közül az egyik, a mutációknak, tehát a DNS szerkezetében történő változásoknak tulajdonít nagy jelentőséget. Természetesen az öregedésben, a testi sejtekben bekövetkező változások játszanak szerepet. A DNS-ben igen gyakoriak a spontán mutációk az oxidáció, kettős kötések kialakulása, a hidrolízis, amellyel purinbázisokat veszítünk, illetve a dezaminálás, amivel a citozinból uracil lesz. Szintén mutációt okoz a bázisok szabad nitrogénjének metilációja, a fentebb már említett szabad gyökök, vagy az UV sugárzás is. A mutációk igen jelentős részét a javító, a repair rendszer korrigálja. Bár ez az elmélet sem nyert teljes bizonyosságot, az azonban támogatja ezt az elképzelést, hogy a DNS repair aktivitása nagyobb a hosszabb ideig élő állatokban.

Fontos megfigyelésnek tűnik az is, hogy a mitokondrium DNS-ében bekövetkező mutációk kevésbé hatékonyan javítódnak ki, ugyanis a mitokondrium DNS-e fokozottabban van kitéve a szabad gyökök által okozott mutációknak. Egyrészt mivel elsősorban magában a mitokondriumokban keletkeznek ezek a gyökök, másrészt a mDNS-t a hisztonok sem védik. Több állatfajnál kimutatták, hogy az idős sejtekben csökken a mitokondriumok száma, méretük megnő, esetleg szerkezeti rendellenességet mutatnak. Nem kétséges, hogy a mitokondriumok csökkent működése gátolja a sejtek anyagcsere folyamatait.

A molekulák másik csoportja, amelynek hibái súlyos hatással lehetnek a sejtek működésére, a fehérjék, azok közül is azok az enzimek, amelyek a DNS replikációt, az RNS-ek transzkripcióját és a fehérjék szintézisét katalizálják. Ugyanis az ezekben bekövetkező hibák hibás fehérjéket fognak eredményezni. Az elmélet kitalálója, Orgel ezt hibakatasztrófának nevezte. A fenti enzimek hibáját a gépgyártásból vett hasonlattal, a rosszul működő szerszámgépek hibájához hasonlította.

Mint láttuk, a hibás fehérjék lebontása elsősorban a proteaszómákban történik. Kimutatták, hogy a proteaszómák működése a kor előrehaladtával csökken, csökken bizonyos proteázok aktivitása, nő a poliubiqutin-lánccal megjelölt fehérjék mennyisége, amelyek aggregátumok, amiloid szálak formájában felhalmozódnak a citoplazmában. Ez lehet az egyik oka számos neurodegeneratív betegségnek (Alzheimer, Parkinson kór stb.). Mivel a proteaszómákban nem csak a „rossz” fehérjék bomlanak le, hanem a sejt adott állapotában nem szükségesek is (pl. ciklinek szintjének csökkenése a sejtciklus megfelelő időszakában), a proteaszómák működése számos citológiai folyamatot szabályoz is. Értelemszerűen, ha az öregedéssel csökken a proteaszómák működése, fontos folyamatok szabályozásának egyensúlya borulhat fel. Az utóbbi időben egyre nagyobb jelentőséggel bír a hibás fehérjék lizoszómális lebontása is. A megfigyelések szerint a proteinek ilyen úton történő degradációja is csökken az öregedéssel.

A szervezetet felépítő fehérjék szerkezetében még egy érdekes változást figyeltek meg az öregedés során. Tudnunk kell, hogy az állatok és az ember által felvett vagy előállított összes aminosav L, tehát balra forgató. Sejttenyészetben tartott sejtek sem tudják a D, azaz a jobbra forgató aminosavakat felhasználni. Ugyanakkor a fehérjék felépülése után, bennük egyes aminosavak lassan, fokozatosan, spontán módon D aminosavakká alakulnak át. Ez viszont megváltoztathatja viselkedésüket. Mivel ez az átalakulás a kor előrehaladtával egyenletesen nő, esetleg mércéje lehet az életkornak.

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 704 4

Orvostudomány Semmelweis Kiadó könyvei

Reméljük, hogy a hallgatóknak nemcsak egy olyan jegyzetet készítettünk, amelyet meg kell tanulniuk, de sikerült belevinnünk azt az érzést is, amely a jegyzet megírásakor és átírásakor eltöltött minket. Ez az érzés a csodálat. Milyen csodálatos kis egység a sejt, milyen tökéletesen és logikusan szervezett! Mi sem, és így a hallgató sem menekülhet meg a molekuláris szemlélettől, amely manapság a biológia és az orvostudomány minden területén uralkodóvá vált. Igyekeztünk csak annyi molekulát és molekuláris mechanizmust megemlíteni, amelyet feltétlenül szükségesnek tartottunk a sejtben zajló folyamatok megismeréséhez és megértéséhez. Kívánjuk, hogy a leírtak segítsék a hallgatókat más tárgyak anyagának megértésében és elsajátításában is. A jegyzet immáron negyedik, javított kiadását tartják a kezükben és persze ez is több, mint az előző. Mentségünkre legyen mondva a többlet nemcsak több szöveget, de több képanyagot és ábrát is jelent. Reméljük ez segít jobban megérteni a sejtekben zajló, néha bizony komplikált eseményeket. (a szerzők)

Hivatkozás: https://mersz.hu/darvas-laszlo-sejtbiologia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero