Optimality in DNA repair.
Optimality in DNA repair.
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DOI：
10.1016/j.jtbi.2011.08.024
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发表时间：
2012-01-07
影响因子：
2
通讯作者：
Moura, Alessandro
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Richard, Morgiane;Fryett, Matthew;Miller, Samantha;Booth, Ian;Grebogi, Celso;Moura, Alessandro
细胞内的 DNA 会受到各种来源的损伤。生物体已经进化出许多修复DNA损伤的机制。然而，修复酶的活性也有其自身的风险，因为两个附近损伤的修复可能会导致 DNA 断裂并导致细胞死亡。我们提出了在爆发性损伤这一重要场景下的损伤和修复过程的数学理论。我们使用这个模型来证明细胞内存在最佳水平的修复酶，从而优化细胞对损伤的反应。这种最佳水平被解释为快速修复和引起双链断裂的低概率之间的最佳权衡。我们通过分析得出结果并使用随机模拟对其进行测试，并将我们的预测与当前的生物学知识进行比较。 ► 我们制定了 DNA 损伤和修复模型。 ► 增加修复酶的水平会对细胞产生有害影响。 ► 修复酶处于最佳水平，可优化细胞对损伤的反应。
DNA within cells is subject to damage from various sources. Organisms have evolved a number of mechanisms to repair DNA damage. The activity of repair enzymes carries its own risk, however, because the repair of two nearby lesions may lead to the breakup of DNA and result in cell death. We propose a mathematical theory of the damage and repair process in the important scenario where lesions are caused in bursts. We use this model to show that there is an optimum level of repair enzymes within cells which optimises the cell's response to damage. This optimal level is explained as the best trade-off between fast repair and a low probability of causing double-stranded breaks. We derive our results analytically and test them using stochastic simulations, and compare our predictions with current biological knowledge. ► We formulate a model for DNA damage and repair. ► Increasing the level of repair enzymes can have detrimental effects to cells. ► There is an optimum level of repair enzymes which optimises the cell's response to damage.
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