Ribonukleiinhape (RNA)

Ribonukleiinhape ehk RNA (inglise ribonucleic acid; varasem eestikeelne lühend RNH) on bioloogiline makromolekul ehk biopolümeer. RNA osaleb mitmetes eluks vajalikes protsessides, näiteks geenide kodeerimisel ja dekodeerimisel, geenide regulatsioonis ja ekspressioonis. RNA on üheahelaline polünukleotiidide jada, mis on omavahel seotud fosfodiestersidemetega. Rakulised organismid kasutavad geneetilise informatsiooni vahendajana informatsiooni-RNA-d (mRNA ehk messenger-RNA), samas on mõnedel viirustel geneetiline informatsioon kodeeritud RNA kujul.

Mõned RNA molekulidest rakus on katalüütiliselt aktiivsed, mõned vastutavad geeniekspressiooni eest, mõned on rakuliste signaalide vastuvõtjad ning vahendajad. Üks nendest protsessidest on valgusüntees ribosoomis, kus mRNA-d osalevad valgu monomeeride ehk aminohapete kokkuliitmisel polüpeptiidideks. Selleks protsessiks on vajalikud ka transport-RNA-d (tRNA), mis transpordivad aminohappeid ribosoomi, ja ribosoomi-RNA-d (rRNA), mis ühendavad aminohapped omavahel valkudeks.

Võrdlus DNA-ga

RNA keemiline struktuur on väga sarnane DNA omaga, kuid erineb sellest kolmel moel:

• Erinevalt kaheahelalisest DNA-st on RNA enamasti üheahelaline molekul ning tunduvalt lühem kui DNA molekulid. Sellegipoolest võib RNA komplementaarsuse alusel paarduda ja moodustada kaksikheelikseid, näiteks tRNA puhul.
• DNA sisaldab suhkrujäägina desoksüriboosi, kuid RNA sisaldab riboosi. Desoksüriboosis puudub tsüklilises pentoosis 2’ positsioonis hüdroksüülgrupp. See hudroksüülgrupp muudab RNA ebastabiilsemaks, kuna hüdrolüüs saab toimuda suurema tõenäosusega.
• DNA-s on adeniinile komplementaarne alus tümiin, RNA-s aga uratsiil, mis on tümiini metüleerimata vorm.

Nagu ka DNA-s on enamikus bioloogiliselt aktiivsetes RNA-des, näiteks mRNA, tRNA, rRNA, snRNA ja teised mittekodeerivad RNA-d, komplementaarsed järjestused, mis võimaldavad RNA-l voltuda ja moodustada kaksikheeliks. Selliste RNA-de analüüsimine on näitanud, et nad ei ole primaarstruktuuriga. Erinevalt DNA-st ei sisalda paardunud RNA pikki kaksikheelikseid, vaid pigem lühikeste heeliksite kogumeid, mis moodustavad globulaarsete valkudega sarnaseid struktuure. Heeliksite kogumeid moodustades on RNA võimeline omandama ensüümidele omast katalüütilist aktiivsust. Katalüütilise aktiivsusega RNA-d nimetatakse ribosüümiks. Näiteks peptiidsideme sünteesi eest vastutab ribosoomis 23S rRNA, millel on katalüütiline ehk ribosüümne aktiivsus.

Struktuur

Iga nukleotiid RNA-s sisaldab suhkrujäägina riboosi, mille süsinikud nummerdatakse 1’ kuni 5’. 1’ positsioonile on seondunud alus, adeniin (A), tsütosiin (C), guaniin (G) või uratsiil (U). Adeniin ja guaniin on puriinid, tsütosiin ja uratsiil on pürimidiinid. Fosfaatgrupp on seondunud ühe riboosi 3’ ja teise riboosi 5’ süsinikuga. Füsioloogilisel pH-l on fosfaatgrupid negatiivse laenguga ja seega on RNA negatiivse laenguga molekul ehk polüanioon. Lämmastikalused võivad vesiniksidemeid moodustada tsütosiini ja guaniini, adeniini ja uratsiili ning guaniini ja uratsiili vahel.

Struktuuriliselt eristab RNA DNA-st riboosi 2’ süsinikule seondunud hüdroksüülgrupp. RNA biheeliks võtab selle funktsionaalse grupi tõttu A-vormi, DNAl on dominantseks konformatsiooniks ehk ruumiliseks struktuuriks B-vorm. A-vorm tingib RNA kaksikheeliksil väga sügava ja kitsa suure vao ning madala ja laia väikse vao. 2’-OH grupi olemasolu tõttu on konformatsiooniliselt paindlikes RNA regioonides võime keemiliselt atakeerida külgnevaid fosfodiestersidemeid ja lõhestada RNA suhkur-fosfaat selgrooga.

RNA transkribeeritakse ainult nelja lämmastikalusega (adeniin, tsütosiin, guaniin ja uratsiil), kuid aluseid ja seondunud suhkrujääke on võimalik erinevatel viisidel modifitseerida. Pseudouridiin (Ψ) ja ribotümidiin (T) on ühed enamlevinud RNA modifikatsioonid. Pseudouridiin moodustub, kui uratsiili ja riboosi vahel muutub C-N side C-C sidemeks. Veel üks tavaline RNA molekulis leiduv modifikatsioon hüpoksantiin on puriini derivaat ning nukleosiidina kutsutakse inosiiniks (I). Inosiinil on võtmeroll geneetilise koodi Wobble hüpoteesis, mille järgi tRNA antikoodoni 5'alus, mis seondub mRNA koodoni 3'alusega ei ole ruumiliselt nii piiratud ning võivad ebastandardselt aluspaarduda.

Süntees

RNA sünteesi katalüüsib ensüüm, RNA polümeraas, mis kasutab üht DNA-ahelat matriitsina, et sünteesida komplementaarne RNA ahel eehk transkript, seda protsessi nimetatakse transkriptsiooniks. Transkriptsiooni initsiatsioon algab ensüümi seondumisega DNA promootori järjestusele. DNA kaksikheeliksi kerib lahti polümeraasi helikaasse aktiivsusega piirkond. RNA polümeraas liigub seejärel mööda matriitsahelat 3’–5’ suunal ja uue RNA molekuli süntees toimub 5’–3’ suunal. DNA järjestuses on kindlaks määratud, millal RNA süntees lõpetatakse ehk termineeritakse.

RNA molekule modifitseeritakse tihti kohe pärast transkriptsiooni. Näiteks eukarüootsele pre-mRNA-le lisatakse polü-A saba ja 5’-cap struktuur ning splaissosoomi abil lõigatakse pre-mRNAst välja intronid, et saaks moodustuda funktsionaalne mRNA.

On olemas ka rida RNA-sõltuvaid RNA polümeraase, mis kasutavad matriitsina RNA-d, et sünteesida uus RNA ahel. Näiteks mitmed RNA viirused kasutavad seda ensüümi oma genoomi replitseerimiseks. Lisaks on RNA-sõltuv RNA polümeraas oluline RNA interferentsi toimimisel.

RNA tüübid

Ülevaade

Informatsiooni-RNA (mRNA) on RNA, mis kannab informatsiooni DNA-lt ribosoomile. mRNA-de kodeerivad järjestused määravad aminohappelise järjestuse sünteesitavas valgus. Paljud RNA-d ei kodeeri valku, umbes 97% transkriptsiooni produktidest eukarüootides.).

Mittekodeerivad RNAd võivad olla kodeeritud enda geenide poolt (RNA geenid), kuid võivad olla ka pre-mRNA-st välja lõigatud intronid. Kõige tavalisemad mittekodeerivad RNA-d on transpordi-RNA (tRNA) ja ribosoomi-RNA (rRNA) ning mõlemad on olulised translatsiooni protsessis. On olemas selliseid mittekodeerivaid RNA-sid, mis osalevad geeniregulatsioonis, RNA töötlemises ja teistes protsessides. Mõned RNA-d on võimelised katalüüsima keemilisi reaktsioone nagu näiteks teiste RNA-de lõikamine ja ligeerimine ning peptiidsideme moodustumine ribosoomis – selliseid RNA-sid kutsutakse ribosüümideks.

Translatsioonis

mRNA kannab informatsiooni valgujärjestuse kohta ribosoomi, mis on valgusünteesi masinavärgiks rakus. mRNA on kodeeritud niimoodi, et järjestikused kolm nukleotiidi (koodon) vastavad ühele aminohappele. Kui eukarüootsetes rakkudes on DNA-lt transkribeeritud mRNA eellasmolekul (pre-mRNA), siis protsessitakse see mRNA-ks. Protsessimise käigus lõigatakse välja intronid – pre-mRNA mittekodeerivad alad. Seejärel eksporditakse mRNA tuumast tsütoplasmasse, kus ta seondub ribosoomile ja transleeritakse tRNA abiga vastavaks valguks. Prokarüootses rakus, millel puudub tuum ja tsütoplasmavõrgustik, võib mRNA seonduda ribosoomile ka juba mRNA transkribeerimise ajal.

Transpordi-RNA (tRNA) on väike RNA ahel, mis kannab kindlaid aminohappeid ribosoomi valgusünteesi aktiivtsentrisse, kus aminohapped liidetakse kasvavale polüpeptiidahelale. tRNA-l on piirkonnad aminohapete seondumiseks ja antikoodonregioon koodonite äratundmiseks mRNA ahelal.

Ribosoomi-RNA (rRNA) on ribosoomi katalüütiline komponent. Eukarüootsed ribosomid koosnevad neljast erinevast rRNA molekulist: 18S, 5.8S, 28S and 5S rRNA. Kolm rRNA molekuli sünteesitakse tuumakeses ja üks sünteesitakse mujal. Tsütoplasmas moodustavad ribosomaalsed RNA-d ja valgud nukleoproteiini ehk ribosoomi. Ribosoom seob mRNA-d ja teostab valgusünteesi. Ühele mRNA-le võib korraga seonduda mitu ribosoomi.

Regulatoorsed RNA-d

Mitmed RNA-de tüübid on võimelised geeniekspressiooni maha suruma olles komplementaarsed transleeritavale mRNA-le või geenidele DNA-s. MikroRNA-sid (miRNA; 21-22nt) leidub eukarüootsetes rakkudes. Enam on kirjeldatud neid taimedes ja ussikestes, samuti on inimestel umbes 250 geeni, mis kodeerivad miRNA-sid. miRNAd toimivad läbi RNA interferentsi (RNAi), kus miRNA efektorkompleks ja ensüümid saavad seonduda komplementaarsele RNA-le, blokeerida mRNA transleerimist või kiirendada mRNA degradatsiooni.

Väike interfereeriv RNA (siRNA; 20–25 nt) on lühike kaheahelaline RNA. Neid tekib tihti viraalsete RNAde lagundamisel, samas on ka endogeenseid siRNAde allikaid.siRNA-d käituvad sarnaselt miRNA-dega läbi RNA interferentsi. Mõned miRNA-d ja siRNA-d võivad põhjustada märklaud-geenide metüleerimist, mis lõpetab või vähendab nende geenide transkriptsiooni.

Paljudel prokarüootidel on CRISPR RNA-d, mis moodustavad RNA interferentsiga sarnase süsteemi.

Antisenss-RNA-d on laialt levinud, enamus neist surub maha geene, kuid mõned võivad olla transkriptsiooni aktivaatorid. Antisenss-RNA võib seonduda mRNA-le ning seejärel moodustub kaheahelaline RNA, mille lagundavad ensüümid.

Pikad mittekodeerivad RNA-d reguleerivad eukarüootide geene. Üks neist RNA-dest on Xist, mis katab emaste imetajate ühe X kromosoomi ning see kromosoom inaktiveeritakse.

mRNA võib sisaldada regulatoorseid elemente nagu näiteks ribolüliti, 5’ mittetransleeritav regioon või 3’ mittetransleeritav regioon: need cis-regulatoorsed elemendid reguleerivad vastava mRNA aktiivsust. Mittetransleeritavad regioonid võivad sisaldada ka elemente, mis reguleerivad teisi geene.

RNA töötlemisel osalevad RNA-d

Mitmed RNA-d osalevad teiste RNA-de modifitseerimisel. Pre-mRNA-st lõigatakse splaissosoomidega välja intronid, mis sisaldavad erinevaid väikeseid tuuma RNA-sid (snRNA). Mõned intronid võivad olla ribosüümid.RNA-d saab modifitseerida ka nukleotiidide modifitseerimisega. Eukarüootides modifitseeritakse RNA nukleotiide üldjuhul väikeste tuumakese RNA-de abil (snoRNA; 60–300 nt), mida leidub tuumakeses ja Cajali kehakestes. snoRNA-d assotsieeruvad ensüümidega, mis juhitakse aluspaardumise abil RNA piirkonda, mida modifitseerima hakatakse. Seejärel modifitseerivad need ensüümid RNA nukleotiide. RNA võib olla ka metüleeritud.

RNA genoomid

Nagu DNA, kannab ka RNA geneetilist informatsiooni. RNA viiruste genoomid koosnevad RNA-st, mis kodeerib ka erinevaid viiruse valke. Viroidid on grupp patogeene, mis koosnevad ainult RNA-st, ei kodeeri valke ja replitseeritakse peremeestaime raku polümeraasiga.

RNA ümberpööratud transkriptsioonis

Viirused, mis kasutavad ümberpööratud transkriptsiooni replitseerivad oma DNA genoome kasutades matriitsahelana RNA-d. Seejärel transkribeeritakse DNA koopiatelt uued RNA-d. Retrotransposoonid levivad samuti kopeerides DNA-d ja RNA-d üksteise pealt.

Telomeraas sisaldab RNA-d, mida kasutatakse matriitsina eukarüootsete kromosoomide otste sünteesimiseks.

Kaheahelaline RNA

Kaheahelaline RNA (dsRNA) on RNA, millel on sarnaselt DNA-ga kaks komplementaarset ahelat. Mõnede viiruste geneetilise materjali moodustab dsRNA (dsRNA viirused). dsRNA-d (viraalne RNA või siRNA) võivad põhjustada eukarüootsetes rakkudes RNA interferentsi.

Desoksüribonukleiinhape (DNA)

Desoksüribonukleiinhape ehk DNA (inglise keeles deoxyribonucleic acid; varem kasutati eesti keeles ka lühendit DNH) on enamikus elusorganismides pärilikku informatsiooni säilitav aine, keemiliselt desoksüriboosist, lämmastikalustest ja fosforhappe jääkidest koosnev polümeer. Puhas DNA on happeline, toatemperatuuril tahke, suhteliselt pehme, värvitu või õrnalt violetja varjundiga, vees hästi lahustuv makromolekul.

DNA molekuli lõik

DNA struktuur

DNA on polümeer, mille elementaarlülideks on desoksüribonukleotiidid (lühidalt ka lihtsalt nukleotiidid). Harilikult koosneb DNA adeniinist (A), guaniinist (G), tsütosiinist (C) ja tümiinist (T). Polümeer on moodustunud sidemetega nukleotiidi fosforhappejääkide ja desoksüribooside 3' süsinikuaatomite vahel. Seega moodustavad fosforhappejäägid ja desoksüriboosid DNA ahela nn. suhkur-fosfaat selgroo, mille küljes paiknevad glükosiidsidemetega erinevad lämmastikalused (vastavalt adeniin, guaniin, tsütosiin ja tümiin). Molekuli otstes paiknevad telomeerid. DNA on elusorganismide suurim makromolekul.

DNA skeem

Lämmastikaluste vabad hüdroksüülrühmad, aminorühmad ja hapniku aatomid moodustavad kergesti omavahelisi vesiniksidemeid. Konkreetsete nukleotiidide järjestust üksikus DNA ahelas nimetatakse DNA primaarstruktuuriks (DNA esmane struktuur) . Enamasti esineb DNA elusorganismides kahe antiparalleelse omavahel komplementaarse ahela kujul (st kohakuti paiknevad ahelate A ja T ning G ja C nukleotiidid). Sellisel juhul moodustuvad vastavate lämmastikaluste vahele kõige stabiilsemad vesiniksidemete rühmad (toimub Watson-Cricki paardumine), ja DNA ahelad pöörduvad nende vahelise pikitelje ümber kaksikheeliksiks, nii et lämmastikaluste paarid jäävad heeliksi sisemusse (seda nimetatakse DNA sekundaarstruktuuriks). Kaksikheeliksit stabiliseerivad omavahel komplanaarselt paiknevate lämmastikaluste vahelised elektrostaatilised jõud (nn stacking efekt) ja fosfaatrühmadega ioonilisi sidemeid moodustavad katioonid (nt Mg²⁺). Kuna igas nukleotiidis on kuus üksiksidet, mille ümber võib toimuda molekuli osade pöörlemine, esineb DNA (olenevalt keskkonnatingimustest ja nukleotiidsest koostisest) mitme strukturaalse isomeerina. Kuna DNA molekul on polaarne (fosfaatrühmade negatiivsete laengutega hapnikud) siis lahustub ta hästi vees.

Elusorganismides esineval DNA struktuuril on suur bioloogiline tähtsus. Kuna DNA primaarstruktuuris võivad nukleotiidid paikneda suvalises järjestuses, võimaldab DNA nende järjestuste kaudu talletada bioloogilist informatsiooni (seda võimaldab ka RNA, kuid DNA on oma suurema keemilise stabiilsuse tõttu pikaajalisemaks info säilitamiseks märksa sobivam ühend). Kuna DNA koosneb peamiselt nelja sorti nukleotiididest (A,T,C,G), võib n nukleotiidi pikkune DNA molekul esineda 4ⁿ erinevas järjestuses (põhjalikumalt vt geneetiline kood). Väga oluline on ka DNA komplementaarne kaksikahelalisus. See võimaldab DNA replikatsioonil sünteesida mõlemale ahelale uue, teise ahelaga identse ahela (semikonservatiivne replikatsioon). Ka on kaksikahelalises DNAs kogu info säilitatud "kahe eksemplarina", mis võimaldab avastada ning parandada ühes ahelas esinevaid vigu (vaata DNA reparatsioon).

Strukturaalsed isomeerid

DNA struktuursed isomeerid erinevad üksteisest nii mitmikahela mõõtmete, ahelate arvu, heeliksi pöördumise suuna, kui ka osade täpsema asetuse poolest. Ka ühe ja sama isomeerse vormi puhul esineb erinevusi tulenevalt nukleotiidse järjestuse erinevustest. Peamised erinevused on suhkur-fosfaat-selgroo kujus, aluspaaride nurgas DNA pikitelje suhtes ja lämmastikalust desoksüriboosiga ühendava glükosiidsideme asendis (anti-isomeer või sün-isomeer). Vastavalt erinevad ka DNA heeliksi ahelate vahel paiknevate suure vao ja väikese vao suurus ja kuju.

B-DNA

DNA B-vormi mudel

DNA B-struktuur on looduses levinuim, esinedes valdavana madala katioonide kontsentratsiooniga või puhastes vesilahustes (sh elusrakkudes). B-DNA on kaksikahelaline, paremakäeline heeliks. Iga nukleotiid on talle järgneva nukleotiidi suhtes keskmiselt 35° pööratud (varieerub sõltuvalt nukleotiidsest järjestusest 28°–42°), mistõttu ahel teeb täispöörde ligikaudu iga 10 nukleotiidi järel. Suhkur-fosfaat selgroog on suhteliselt sirge (ilma teravate nurkadeta) ja kaksikahela läbimõõt on ~19 Å. Aluspaarid heeliksi keskel on ahela pikiteljega peaaegu risti (89° nurga all), neid hoidvad glükosiidsidemed on anti-asendis. Suur vagu on lai ja lame, mistõttu ahela keskel paiknevad aluspaarid on sealt väliskeskkonnale eksponeeritud. Suure vao kaudu toimub DNA interaktsioon mitmesuguste järjestus-spetsiifiliste ensüümide ja transkriptsioonifaktoritega. Väike vagu on kitsas ja sügav.
DNA B-vormile on väga lähedane ka nn DNA C-vorm (9,5 nukleotiidi täispöörde kohta; mitte segi ajada c-DNAga!).

A-DNA

DNA A-vorm esineb DNA suhteliselt kontsentreeritud lahustes (70% ja enam), samuti oletatakse tema esinemist teatud (sageli bioloogiliselt oluliste) DNA järjestuste juures (vt nt TATA-box). Ka A-struktuur on parempoolne kaheahelaline heeliks, kuid aluspaarid on ahelate kesktelje suhtes kaldu 71° nurga all, ahel on veidi laiem (pöörang aluspaari kohta ~36°, 11 nukleotiidi täispöörde kohta, ahela läbimõõt 23 Å). A-struktuuri omapärad on tingitud veemolekulide väiksemast mõjust, mis tingib desoksüriboosi 2' süsiniku kalde furanoosrõngast väljapoole (endo-vorm). Väike vagu on suhteliselt lai ning suur vagu suhteliselt kitsas ja sügav (meenutades seega RNA tavalist struktuuri; A-vormis on ka ühest DNA ja ühest RNA ahelast koosnev hübriidheeliks). Sellises vormis DNAs on lämmastikalused sügavamal heeliksi sisemuses, ning seega paremini kaitstud, kuid ka kättesaamatumad ensüümidele.

Z-DNA

DNA A, B, Z struktuurid; vasakult paremale

Z-DNA esineb nagu B-DNA'gi madalakontsentratsioonilistes lahustes, ka rakkudes. Talle on iseloomulik lämmastikaluseid hoidva glükosiidsideme vahelduv sün-asend ja anti-asend ning suhkur-fosfaat-selgroo nurgeline kuju, mis tingivad vasakukäelise heeliksi tekke. Kahe vao asemel esineb kaksikahela pinnal vaid üks korrapäratu väga lai vagu, mis seal paiknevate fosfaatrühmade tõttu on negatiivse laenguga. Heeliksi sisemuses paiknevad aluspaarid on väga tugevasti kaldes (61°). Pööre aluspaari kohta on ~30°, mistõttu täispööre toimub iga ~12 nukleotiidi järel. DNA Z-vorm esineb teatud iseloomulike nukleotiidijärjestuste juures, kus ühes ahelas paiknevad vaheldumisi puriin- ja pürimidiinalused. Samuti soodustavad Z-vormi teket C5' metüül-tsütosiinide esinemine ahelas. Eukarüootsetes kromosoomides leidub Z-DNAd peamiselt otstes. Kaksikheeliksi läbimõõt ~18 Å.

Üksikahelaline DNA

Üksikahelaline DNA (kasutatakse ka lühendit ssDNA, inglise keeles single-stranded DNA) esineb looduslikult mitmetes viirustes, samuti paljude molekulaarbioloogiliste protsesside (transkriptsioon, replikatsioon) käigus. Ka igasugune kaksikahelaline DNA denatureerub temperatuuri tõustes üksikahelalisteks DNA-deks, konkreetne temperatuur, millal see toimub oleneb GC – AT paaride sageduste suhtest (G-C paari hoiab koos kolm vesiniksidet, mistõttu ta on stabiilsem, A-T paar kahe sidemega labiilsem) (seda nimetatakse ka DNA sulamiseks, vastavat temperatuuri DNA sulamistemperatuuriks T_m). Üksikahelaline DNA tekib ka teatud vesiniksidemeid moodustavate ainete (näiteks karbamiid) lahustes. Puhtas vees moodustab üksikahelaline DNA iseenda komplementaarsete piirkondadega nn juuksenõelastruktuure, kuid juba lahjas katioone sisaldavas lahuses (0,01M) need kaovad.

Kolmikahelaline DNA

Kolmikahelaline DNA on haruldane ja looduslikult peaaegu ei esine. Kolmikahel moodustub tavalisest kaksikahelalise (enamasti B-vormis) DNAst, mis koosneb peaaegu ainult puriin-nukleotiididest või ainult pürimidiin-nukleotiididest, kolmanda komplementaarse üksikahela lisamisel. Kolmas ahel siseneb DNA suurde vakku ning moodustab seal kaksikahelalise DNA lämmastikalustega Hoogsteen-paare (õigem oleks küll öelda triplette). Kolmikahela teket kasutatakse ära geeniteraapias.

DNA topoloogia

DNA topoloogia uurib DNA molekuli kuju ja sellega toimuvate protsesside seaduspärasusi. DNA molekul (nii üksik, kui mitmikahelaline) võib esineda lineaarsel kujul (vabade otstega), või tsirkulaarsel kujul (otsad on omavahel ühendatud ja molekul on rõngakujuline). Replikatsiooni vigade korral esineb olukordi, kus kaks DNA tsirkulaarset molekuli üksteist läbivad (nagu keti lülid, selliseid nimetatakse konkatemeerunud molekulideks). Nagu igasugust kahest üksteise ümberpõimunud ahelast struktuuri, võib ka tsirkulaarset DNAd "üle keerates" (st loomulikust keerdude arvust ahelale rohkem keerde andes, ning seejärel ahela otsi ühendades) viia superhelikaalsesse olekusse (st heeliks keerdub omakorda heeliksisse). Viimane olukord on loodudes laialt levinud (näiteks plasmiidide puhul, vt ka metafaasi kromosoomid). Omapärane DNA struktuur, kus ühe kaksikheeliksi üksikahel läheb üle teise kaksikheeliksi ahelaks esineb meioosi käigus (vt ristsiire). Kuna DNA molekul on väga pikk (kõige suurem makromolekul organismis) ja peab mahtuma sellega võrreldes väga väikese ruumalaga raku tuuma sisse, siis paratamatult tekib replikatsioonil ja transkriptsioonil olukordi, kus molekuli ahelad keerduvad liialt või lähevad sõlme. Selle olukorra lahendavad kõikide organismide rakkude tuumades paiknevad kahte tüüpi ensüümid, mille nimetuseks on topoisomeraas. Need ensüümid "lõikavad" DNA ahela sõlme kohast läbi ja ühendavad ahelad uuesti teiselt poolt, nii et sõlm kaob. Rakus, kus topoisomeraasi töö on häiritud, läheb DNA ahel replikatsioonil lootusetult sassi ja rakk hukkub. Sellepärast ongi mitmete ravimite sihtmärgiks rakutuuma topoisomeraasi töö mõjutamine. Nii võideldakse näiteks kahjulike bakterite vastu.

Ebatavalised nukleosiidid DNAs

Kuigi suur osa DNAst koosneb klassikalisest neljast nukleosiidist – tsütidiinist, guanosiinist, adenosiinist ja tümidiinist –, esineb kõikides organismides ka ebatavalisi nukleosiide. Mõnede bakteriofaagide DNA sisaldab tsütosiini asemel 5-hüdroksümetüültsütosiini. Muudes organismides on tavalised veel 5-metüültsütosiin, 1-metüüluratsiil, 2-metüüladeniin, N-6-metüüladeniin, 3-metüülguaniin, N-2-metüülguaniin jt; enamasti on neil ka mingi bioloogiline funktsioon. Looduslikus DNAs esineb väike osa (~0,1%) lämmastikaluseid iminovormis aminorühmadega või enoolvormis ketorühmadega (vt keto-enoolne tasakaal). See tingib mitte-Watson-Crick paardumise esinemise (nt A*-C), mis on üheks mutatsioonide allikaks.

Keemilised omadused

DNA-st moodustunud niit katsutil. Bakterite leeliselise lüüsimise tulemusena vabanenud pärilikkusaine niit on nähtav tänu kromatiinile seondunud valkudele ja vedelikutilgakestele

DNA on vesilahustes enamasti dissotsieerunud fosforhappejääkidega ning moodustab katioonidega kergesti sooli. Madalamatel temperatuuridel on DNA suhteliselt stabiilne, kõrgematel temperatuuridel laguneb (täpne lagunemistemperatuur oleneb näiteks keskkonna pH-st, happelises keskkonnas hüdrolüüsuvad lämmastikaluste ja desoksüribooside vahelised glükosiidsidemed). DNA lämmastikalused on reaktsioonivõimelised mitmesuguste elektrofiilsete reagentidega (see on samuti oluline mutatsioonide allikas).

Erineva suurusega DNA lõikude lahutamiseks üksteisest kasutatakse näiteks agaroosgeelelektrforeesi ning DNA värvimist etiidiumbromiidi abil. Etiidiumbromiidi ja DNA kompleks helendab UV-valguses oranžilt

Bioloogilised funktsioonid

Tulenevalt DNA kesksest bioloogilisest tähtsusest, esinevad elusorganismides keerulised DNA säilitamise, parandamise, muutmise ja tootmisega seotud mehhanismid. DNA koostisosade biokeemia kohta vt nukleotiidide ainevahetus. DNA süntees toimub tavaliselt replikatsiooni teel, mida viib läbi DNA polümeraas. DNA lagundamine toimub nukleaaside abil (vt endonukleaas, eksonukleaas, restriktaas, apoptoos). DNA keemilise muutmise kohta vt DNA modifitseerimine. DNA sekundaarstruktuuri muutvad ensüümid on DNA ligaasid, helikaasid, güraasid.

Replikatsioon

 DNA replikatsioon on matriitssüntees, mille tulemusena saadakse ühest DNA molekulist kaks ühesuguse nukleotiidse järjestusega koopiat. See protsess leiab aset kõikides elusorganismides ning on aluseks bioloogilisele põlvnemisele. Mõlemad ahelad algsest kaheahelalisest DNA molekulist töötavad komplementaarse ahela sünteesil matriitsina. Rakuline vigade korrigeerimine (proofreading aktiivsus) ning teised veaparandusmehhanismid kindlustavad replikatsiooni võimalikult suure täpsuse.

DNA replikatsioon toimub kõikides rakkudes semikonservatiivse mehhanismi alusel: iga uus DNA kaksikahel koosneb ühest originaalahelast ja ühest uuest ahelast.

Raku DNA replikatsioon algab spetsiifilistelt genoomi lõikudelt, mida kutsutakse originideks. DNA ahelate lahtikeerdumine origini kohalt ning uute ahelate süntees tekitavad aktiivse struktuuri, mida nimetatakse replikatsioonikahvliks. DNA polümeraas on ensüüm, mis sünteesib uut DNAd, lisades sünteesitavale ahelale nukleotiide, mis vastavad (komplementaarsuse alusel) algahelale. Lisaks DNA polümeraasile on replikatsioonikahvliga seotud veel palju teisi valke, mis aitavad kaasa DNA sünteesi alustamisele ning kulgemisele.

DNA replikatsiooni saab läbi viia ka in vitro (kunstlikult, rakuväliselt). Selleks kasutatakse rakkudest eraldatud DNA polümeraase ning kunstlikke DNA praimereid, mis algatavad DNA sünteesi algahela teatud lõikudel. Polümeraasi ahelreaktsioon (PCR) on kunstlikul sünteesil kasutatav tehnika. See toimub tsükliliselt ning on vajalik kindla märklaud-DNA paljundamiseks.

Kahjustused ja nende parandamine

 DNA kahjustused tekivad nii organismi normaalse elutegevuse käigus kui ka väliste keskkonnategurite mõjul. Neist esimesi tekitavad põhiliselt reaktiivsed hapniku- ja alküülivad ühendid ning vähemal määral ka spontaanne lämmastikaluste eemaldamine ja deamineerimine. Väliskeskkonna mõjul tekkinud ehk eksogeenseid DNA kahjustusi põhjustavad näiteks ultraviolettkiirgus, ioniseeriv kiirgus ja keskkonnas leiduvad kemikaalid. Selliste ohtudega tegelemiseks ja DNA stabiilsuse kindlustamiseks on organismidel välja kujunenud mitmeid kahjustuste vältimise ja parandamise süsteeme.

Protsessi, mille käigus elimineeritakse DNA-s erinevatel põhjustel tekkinud kahjustusi, nimetatakse DNA reparatsiooniks. Selleks on näiteks DNA polümeraasil 3'–5' eksonukleaasne aktiivsus ehk proofreading aktiivsus, mille abil eemaldada DNA replikatsioonil tekkinud valepaardumisi. Lisaks on rakkudes mitmeid täiendavaid mehhanisme vigadega võitlemiseks: aluse väljalõike reparatsioon (base excision repair), paardumisvigade reparatsioonisüsteem (mismatch repair), nukleotiidi väljalõike reparatsioon (nucleotide excision repair), jt.

Kuid häireid võib esineda ka DNA reparatsioonisüsteemide tasemel, näiteks saab rakutuuma DNA ööpäevas kümneid tuhandeid oksükahjustusi ja võib seega kaasa tuua tuhandeid potentsiaalseid võimalusi kasvajate tekkeks.

Transkriptsioon

 Transkriptsioon on matriitssüntees, mille käigus sünteesitakse DNA molekuli ühe ahela nukleotiidse järjestusega komplementaarne RNA molekul. Transkriptsioon on esimene samm geenide avaldumisel ja üheks geeniregulatsiooni tasemeks. Kui DNA lõik, mida transkribeeritakse, kodeerib valku, on transkriptsiooni tulemuseks informatsiooni-RNA (inglise k messenger RNA) ehk mRNA, mille pealt on võimalik valgusüntees. Ribosoom kodeerib transkriptsiooni käigus loodud mRNA aminohappeks või polüpeptiidiks, mis hiljem voltub aktiivseks valguks. mRNA pealt valgu sünteesimist tuntakse translatsiooni nime all.

Transkriptsioon toimub eukarüootidel rakutuumas interfaasi ajal. Seda viib läbi ensüüm RNA polümeraas, mis peab transkriptsiooni alustamiseks seostuma vastava geeni algusosaga, mida nimetatakse promootoriks. Transkriptsiooni käigus keeratakse DNA biheeliks järk-järgult lahti ning sünteesitakse ühe ahela teatava lõiguga komplementaarne RNA molekul. RNA süntees lõpeb, kui polümeraas jõuab DNA piirkonnani, mida nimetatakse terminaatoriks (geeni lõpp). Seal eraldub ensüüm DNA molekulist, mille järgselt taastub DNA endine kaksikspiraalne kuju ning sünteesitud RNA liigub läbi tuumamembraani pooride tsütoplasmasse. Prokarüootidel toimub transkriptsioon tsütoplasmas, sest neil rakutuuma ei ole.

DNA replikatsioon

DNA replikatsioon on matriitssüntees, mille tulemusena saadakse ühest DNA molekulist kaks ühesuguse nukleotiidse järjestusega DNA molekuli. See protsess leiab aset kõikides elusorganismides ning on aluseks bioloogilisele põlvnemisele. Mõlemad ahelad algsest kaheahelalisest DNA molekulist töötavad komplementaarse ahela sünteesil matriitsina. Rakuline vigade korrigeerimine (proofreading aktiivsus) ning teised veaparandusmehhanismid kindlustavad replikatsiooni võimalikult suure täpsuse.

DNA replikatsioon toimub kõikides rakkudes semikonservatiivse mehhanismi alusel: iga uus DNA kaksikahel koosneb ühest originaalahelast ja ühest uuest ahelast.^[2]

Raku DNA replikatsioon algab spetsiifilistelt genoomi lõikudelt, mida kutsutakse originideks. DNA ahelate lahtikeerdumine origini kohalt ning uute ahelate süntees tekitavad aktiivse struktuuri, mida nimetatakse replikatsioonikahvliks. DNA polümeraas on ensüüm, mis sünteesib uut DNAd, lisades sünteesitavale ahelale nukleotiide, mis vastavad (komplementaarsuse alusel) algahelale. Lisaks DNA polümeraasile on replikatsioonikahvliga seotud veel palju teisi valke, mis aitavad kaasa DNA sünteesi alustamisele ja kulgemisele.

DNA replikatsiooni saab läbi viia ka in vitro (kunstlikult, rakuväliselt). Selleks kasutatakse rakkudest eraldatud DNA polümeraase ning kunstlikke DNA praimereid, mis algatavad DNA sünteesi algahela teatud lõikudel. Polümeraasi ahelreaktsioon (PCR) on kunstlikul sünteesil kasutatav tehnika. See toimub tsükliliselt ning on vajalik kindla märklaud-DNA paljundamiseks.

DNA replikatsioon. Kaksikheeliks on lahtikeerdunud ning mõlemad ahelad toimivad uute ahelate sünteesil matriitsina

DNA struktuurRedigeeri

DNA esineb tavaliselt kaheahelalise struktuurina, mille mõlemad otsad on kokku keeratud, et moodustada iseloomulikku kaksikheeliksit. Iga DNA ahel on kokku pandud nelja tüüpi nukleotiididest, mille lämmastikalusteks on adeniin, tsütosiin, guaniin ning tümiin. Nukleotiid on mono-, di-, või trifosfaat-desoksüribonukleosiid: see on desoksüriboos-suhkur, millele on kinnitunud üks, kaks või kolm fosfaatrühma. Nende nukleotiidide vahelisel interaktsioonil tekivad fosfodiestersidemed ning seeläbi moodustub DNA kaksikheeliksi fosfaat-desoksüriboos selgroog (aluspaarid on sissepoole suunatud). Nukleotiidid on kahe ahela vahel seotud aluspaaridest tulevate vesiniksidemetega. Adeniin paardub tümiiniga ning tsütosiin guaniiniga.

DNA kaksikheeliksi keemiline struktuur

DNA ahelatel on suund, ahela lõppe nimetatakse 3’(kolm prim) ning 5’(viis prim) otsteks. Need väljendid viitavad desoksüriboosi süsiniku aatomile, millele järgmine fosfaat ahelas kinnitub. Lisaks komplementaarsusele on paarduvad DNA ahelad antiparalleelsed: nad on orienteeritud vastupidistele suundandele. Selle põhjuseks on asjaolu, et DNA polümeraas suudab DNAd sünteesida ainult ühes suunas: lisades nukleotiide DNA ahela 3’ otsale.

DNA polümeraasRedigeeri

DNA polümeraasid moodustavad ensüümiperekonna, mis viivad läbi igat DNA replikatsiooni.^[3] DNA polümeraas saab lisada vabu nukleotiide ainult sünteesitava ahela 3’ otsa, selle tõttu toimub uue ahela pikendamine 5’-3’ suunas. Ükski teadaolev DNA polümeraas ei ole võimeline alustama täiesti uue ahela sünteesi, vajatakse vaba 3’-OH rühmaga praimerit, millele esimene nukleotiid liita. Praimerid koosnevad RNA ja/või DNA aluspaaridest. DNA replikatsiooni puhul on kaks esimest aluspaari alati RNAd ning neid sünteesib ensüüm nimega praimaas. Ensüümi nimega helikaas vajatakse kaheahelalise DNA struktuuri lahtikeerdumiseks üheahelaliseks. Lahtikeerdumine on vajalik, et replikatsioon saaks alata mõlemalt ahelalt. Paljudel DNA polümeraasidel on vigadeparanduse funktsioon, mida nimetatakse proofreadinguks. See protsess parandab vead vastsünteesitud DNAs. Vale aluspaari äratundmise korral pöörab DNA polümeraas ühe aluspaari võrra tagasi ning tänu eksonukleaassele aktiivsusele eemaldatakse vale nukleotiid. Pärast vale nukleotiidi eemaldamist sisestatakse õige nukleotiid ning replikatsioon saab jätkuda.

Replikatsiooni protsessRedigeeri

OriginidRedigeeri

Selleks, et rakk saaks jaguneda, peab ta kõigepealt enda DNAd replitseerima.^[4] Seda protsessi alustatakse kindlatelt DNA lõikudelt, mida nimetatakse originideks. Originid sisaldavad DNA järjestusi, mille tunnevad ära replikatsiooni algatavad valgud (näiteks dnaA soolekepikesel ning ORC (Origin Recognition Complex) pärmis). Need valgud seondavad omakorda erinevaid valke (nt helikaasi), et eraldada kahte DNA ahelat ning moodustada replikatsioonikahvleid. Initsiaatorvalkude algatusel keeratakse DNA ahelad lahti ning moodustub n-ö replikatsiooni-mull (DNAd sünteesitakse bidirektsionaalselt ehk mõlemas suunas). Originid on tavaliselt A-T rikkad (sisaldavad palju adeniini-tümiini aluspaare) ja aitavad sellega lahtikeerdumisele kaasa, sest A-T aluspaaridel on kaks vesiniksidet (mitte kolm, nagu C-G paaridel). Seega on A-T sidemeid lihtsam lõhkuda, sest väikesema arvu vesiniksidemete lõhkumise jaoks kulub vähem energiat.^[5] Pärast DNA ahelate eraldamist luuakse algahelatele RNA praimerid. Juhtivale DNA ahelale sünteesitakse üks RNA praimer aktiivse origini kohta, mahajäävale ahelale sünteesitakse aga mitmeid praimereid, neid nimetatakse avastaja järgi Okazaki fragmentideks. DNA polümeraas pikendab juhtivat ahelat pidevalt, mahajäävat ahelat aga fragmentide kaupa. RNaas eemaldab replikatsiooni initsiatsiooniks kasutatud RNA praimerid, ning teist sorti DNA polümeraas liitub ahelatega, et täita sünteesimata fragmente. Pärast seda liitub DNAga ligaas, mis liidab augud ahelas ning lõpetab sellega replitseeritud DNA molekuli sünteesi (vt mahajääv ahel).

ReplikatsioonikahvelRedigeeri

Replikatsioonikahvel on Y-kujuline aktiivne struktuur, mis moodustub sünteesilookuse juures, kus 2-ahelaline DNA läheb üle 1-ahelaliseks. See tekib rakutuumas DNA replikatsiooni ajal. Selle loovad helikaasid, mis lõhuvad kahte DNA ahelat koos hoidvaid vesiniksidemeid. Selle tulemusena tekib kaks üksikahelat, mis moodustavadki kahvli harud. Need üheahelalised harud on aluseks juhtiva ja mahajääva ahela tekkele.

Replikatsioonikahvel. Ülemine ahel (lagging strand) on mahajääv ahel, millelt toimub süntees Okazaki fragmentidena; fragmendid liidab kokku DNA ligaas. Alumine ahel (leading strand) on juhtiv ahel, millelt toimub pidev DNA süntees

Juhtiv ahelRedigeeri

Juhtiv ahel on DNA ahel, millel replikatsioonikahvel liigub 3’-5’ suunas. See võimaldab komplementaarse ahela sünteesi 5’-3’ suunas. Juhtival ahelal "loeb" DNA polümeraas DNAd pidevalt ning liidab pidevalt ka uusi nukleotiide. Kasutatavaks polümeraasiks on DNA polümeraas III (DNA Pol III) prokarüootides ning (ilmselt) Pol ε pärmis.^[6][7] Inimese rakutuumas sünteesitakse juhtiv ja mahajääv ahel Pol α ja Pol δ abil ning mitokondris Pol γ abil. Eritingimustel võib Pol ε asendada Pol δ’d.^[8]

Mahajääv ahelRedigeeri

Mahajääv ahel on DNA kaksikheeliksi ahel, millel replikatsioonikahvel liigub 5’-3’ suunas. Selle tõttu ei saa mahajäävat ahelat replikatsioonikahvli liikumise suunas pidevalt sünteesida (DNA polümeraas sünteesib uut ahelat ainult 5’-3’ suunas). Mahajääv ahel sünteesitakse fragmentide kaupa. Algsele DNA ahelale liidetakse RNA praimer ning uut ahelat sünteesitakse vastupidi replikatsioonikahvli liikumise suunale. Praimer eemaldatakse (prokarüootides DNA polümeraas I poolt) ning RNA molekulid asendatakse DNA molekulidega. Toimub uue RNA praimeri liitumine ning järgmise fragmendi süntees. Neid lõike nimetatakse Okazaki fragmentideks ning need liidetakse DNA ligaasi poolt, et saada terviklik DNA ahel.^[9]

RegulatsioonRedigeeri

EukarüoodidRedigeeri

Eukarüootides on DNA replikatsioon kontrollitud rakutsükli poolt. Rakk läbib kasvamisel ja jagunemisel erinevad rakutsükli faasid, DNA replikatsioon leiab aset S faasis (sünteesi faas). Eukarüootse raku arenemist läbi rakutsükli mõjutavad rakutsükli kontrollpunktid. Kontrollpunktide läbimine on omakorda reguleeritud erinevate valkude, näiteks tsükliinide ja tsükliin-sõltuvate kinaaside interaktsioonide poolt.^[10] G1/S kontrollpunkt (restriktsiooni kontrollpunkt) reguleerib seda, kas eukarüootne rakk siseneb DNA replikatsiooni ja jagunemise faasi. Rakud, mis seda kontrollpunkti ei läbi, jäävad G0 faasi ning DNA replikatsiooni ei toimu. Kloroplastide ja mitokondrite genoomide replikatsioon toimub rakutsüklist sõltumatult.

Rakutsükkel M – mitoosifaas; raku jagunemine, G0 – puhkefaas; rakk ei jagune, G1 – valmistumine DNA sünteesiks, S –replikatsioonifaas, G2 – valmistumine raku jagunemiseks

BakteridRedigeeri

Enamikul bakteritel ei ole ranget rakutsüklit ning nad kopeerivad enda DNAd pidevalt. Soolekepikesel, mis on enim iseloomustatud bakter, on DNA replikatsioon reguleeritud mitmete mehhanismide poolt, nende hulgas näiteks origini hemimetülatsioon, ATP ja ADP suhe, DnaA valgu kogus. Kõik need tegurid kontrollivad initsiaatorvalkude seondumist origin-järjestusele.

TerminatsioonRedigeeri

Eukarüoodid alustavad DNA replikatsiooni mitmetest kromosoomi järjestustest korraga, seetõttu võivad replikatsioonikahvlid kohtuda ning termineerida replikatsiooni samuti mitmetes kromosoomi järjestustes. Need lõigud ei ole (praeguste andmete järgi) rangelt reguleeritud. Kuna eukarüootidel on lineaarsed kromosoomid, ei lõpe DNA replikatsioon kromosoomi otsas, vaid replitseeritava DNA otsa lähedal telomeeri piirkonnas. Seega on sünteesitava DNA telomeerid lühemad kui algse ahela telomeerid, see on somaatilise raku puhul tavaline nähtus. Selle tõttu saavad rakud paljuneda ainult teatud arv kordi, enne kui DNA "kaotus" takistab edasist jagunemist. (Seda tuntakse Hayflicki piiranguna.) Sugurakkudes, mis on vajalikud DNA edasikandumiseks järgmistele generatsioonidele, on telomeeride pikendamiseks ensüüm nimega telomeraas.

Kuna bakteritel on tsirkulaarsed kromosoomid, toimub kahe replikatsioonikahvli kohtumisel DNA replikatsiooni terminatsioon. Soolekepikesel on see reguleeritud terminaatorjärjestuste poolt. Kui terminaatorjärjestusele seondub Tus valk, lubab see ainult ühes suunas liikuva replikatsioonikahvli läbimist. Selle tulemusena kohtuvad kaks replikatsioonikahvlit alati kromosoomi terminaator-piirkonnas

II tüübi diabeet

2. tüüpi diabeet

2. tüüpi diabeet on krooniline haigus, mille korral on veresuhkur pikema aja jooksul normist kõrgem. Diabeet on tingitud kas insuliini vähesusest, insuliini toime nõrgenemisest või mõlemast.

2. tüüpi diabeet tekib tavaliselt ülekaalulistel inimestel vanuses 45 ja rohkem. Kuigi järjest kasvav ülekaalulisuse probleem laste ja noorukite seas tõstab riski haigestuda diabeeti juba nooremas eas.

Esmane ravi on dieet, kehakaalu kontroll ja füüsilise koormuse suurendamine. Kui vaatamata sellele püsib veresuhkur kõrge, tuleb raviskeemi lisada tabletid või süstitavad ravimid (GLP -1 agonistid ja/või insuliin). Sageli on vaja raviskeemi lisada ka vererõhku ja kolesterooli alandavad ravimid, et vähendada tüsistuste riski.

Haigestumise põhjused

Haigus ja sümptomid arenevad hiilivalt ning vähehaaval (kuid või aastaid). See on tingitud sellest, et insuliini tootmine kõhunäärmest väheneb järk – järgult, mitte järsult nagu 1. tüüpi diabeedi puhul. Sageli leitakse kõrgenenud veresuhkru tase juhusliku vereanalüüsiga.

On olemas 2 peamist põhjust 2.tüüpi diabeedi tekkeks :

• Pankreas ehk kõhunääre ei tooda enam piisavalt insuliini
• Pankreas toodab küll insuliini, kuid organismi rakud ei kasuta insuliini korrapäraselt. Seda nimetatakse ” insuliinresistentsuseks”. Organismi rakud kaotavad tundlikkuse normaalse insuliini taseme suhtes. See tähendab, et organism vajab rohkem insuliini, et hoida veresuhkur kontrolli all.

2. tüüpi diabeet on sage haigus täiskasvanutel. Umbes 80 - 90% kõikidest diabeetikutest on 2. tüüpi diabeetikud.

2. tüüpi diabeedi riskitegurid

• Vanus üle 40 eluaasta
• 2. tüüpi diabeedi esinemine perekonnas
  
• Ülekaal ja/või kõhupiirkonna rasvumine
• Eelnenud veresuhkru omastamise häire
• Kõrgenenud vererõhk ja kolesteroolitase
• Eelnevad südame- ja veresoonte haigused
• Naistel rasedusaegne diabeet

2. TÜÜPI DIABEEDI RISKITEST

Mis on glükoosi ainevahetuse häire?

Riskiteguritega patsientidel saab glükoosi ainevahetuse häiret kindlaks teha glükoositaluvuse prooviga.
Esineb kahte tüüpi glükoositaluvuse häiret:
Paastuglükoosi häire (IFG – impaired fasting glucose)
Glükoosi taluvuse häire (IGT – impaired glucose tolerance)

• Glükoosi ainevahetuse häire eelneb sageli 2. tüüpi diabeedi tekkele
• Veresuhkru väärtused on juba üle normi ( norm 3,5 – 5,5 mmol/l), kuid ei saavuta veel 2. tüüpi diabeedi diagnoosimise kriteeriume
• Nendel patsientidel on kõrgenenud risk haigestuda 2. tüüpi diabeeti või südameveresoonkonna haigustesse
• Füüsilise koormuse, elustiili muutmise ja kehakaalu langetamisega on võimalik veresuhkru väärtuseid parandada ja 2. tüüpi diabeeti haigestumist edasi lükata või vähendada haigestumisriski

2. tüüpi diabeedi diagnoosimine
(on vajalik vähemalt 2 kriteeriumi täitmine)

Kui patsiendil on:

• veresuhkru tase tühja kõhuga ehk glükoos paastuplasmas ≥ 7,0 mmol/l või
• diabeedi haigussümptomid ja juhuslik plasmaglükoos ≥ 11,1 mmol/l või
• glükoositaluvuse proovis 2 t pärast 75 g glükoosi manustamist glükoos plasmas ≥ 11,1 mmol/l või
• glükohemoglobiin ehk „kolme kuu keskmine veresuhkur” (HbA1c) ≥ 6,5%

Sümptomid ehk haiguse avaldumine

Haigustunnused ( näiteks suukuivus, janu, väsimus jt.) võivad avalduda tagasihoidlikult või üldse puududa. Sageli leitakse kõrgenenud veresuhkru tase juhusliku vereanalüüsiga. Seetõttu on soovitav alates 45. –ndast eluaastast mõõta oma veresuhkrut vähemalt korra aastas, kui teil esinevad ka riskifaktorid, kui teil aga puudub eelnev risk, siis soovitatakse veresuhkrut kontrollida iga 3 aasta järel.

Prognoos

Aastatepikkuse haiguse järel võivad tekkida erinevad diabeedi hilistüsistused (veresoonte kahjustusest põhjustatud infarkt, insult, gangreen, nägemise kaotus, neerupuudulikkus). Seda soodustavad suitsetamine, kõrgvererõhktõbi, kõrgenenud kolesterooli tase ning ülekaalulisus.

2. tüüpi diabeedi algusaastatel võivad haigustunnused sageli puududa, kuid hilistüsistused võivad tekkida juba enne diabeedi diagnoosimist.

Hilistüsistusi saab vältida või vähemalt nende teket aeglustada suhkruhaiguse õige raviga.

Ennetamine

2. tüüpi suhkruhaigust on võimalik ennetada. Tähtis on tervislik elustiil: piisav füüsiline koormus, normaalne kehakaal, vähene stress ning õige toidurežiim.

II tüübi diabeet (tuntud ka kui tüüp 2 diabeet) on pikaajaline metaboolne häire, mida iseloomustab kõrge veresuhkru tase, insuliini resistentsus ja suhteliselt vähe insuliini. Ühised sümptomid on suurenenud janu, sage urineerimine ja seletamatu kaalulangus. Sümptomid võivad väljenduda ka suurema nälja, väsimuse ja paranematu haavandite näol. Sageli sümptomid väljenduvad aeglaselt. Kõrge vererõhu pikaajaliste tüsisuste hulka kuuluvad südamehaigused, insult ning diabeetiline retinopaatia, mis võib põhjustada pimedaks jäämise, neerupuudulikkuse ja kehva verevarustuse jäsemetes, mis omakorda võib põhjustada jäsemete amputatsiooni.

Sinine ring - diabeedi sümbol

II tüübi diabeet tekib peamiselt ülekaalulisuse ja vähese füüsiline tegevuse puhul. Mõned inimesed on rohkem geneetiliselt ohustatud kui teised. II tüübi suhkurtõbi moodustab ligikaudu 90% diabeedi juhtumitest, ülejäänud 10% põhjuseks on peamiselt I tüüpi diabeet ja rasedusdiabeet. I tüüpi diabeedi korral on insuliini üldine tase veresuhkru kontrollimiseks insuliini tootvate beetarakkude autoimmuun-indutseeritud pankrease kaotuse tõttu. Suhkurtõve diagnoosimine toimub vereanalüüside abil, näiteks tühja kõhuga glükoosisisaldus, suukaudne glükoositaluvuse test või glükoosiga hemoglobiin (A1C).

II tüübi diabeeti on osaliselt võimalik ära hoida, säilitades normaalkaalu, regulaarselt trenni tehes ja korralikult süües. Ravi hõlmab treeningu ja dieedi muutusi. Kui veresuhkru tase ei ole piisavalt alandatud, soovitatakse tavaliselt ravimit metformiin. Paljud inimesed võivad lõpuks vajada ka insuliini süsti. Need inimesed, kes kasutavad insuliini, peavad regulaarselt kontrollima veresuhkru taset, kuid see ei pruugi olla vajalik nendele, kes kasutavad tablette. Kaalulanguse operatsioon sageli parandab diabeeti neil, kes on rasvunud.

II tüübi diabeedi määrad on alates 1960. aastast märkimisväärselt kasvanud paralleelselt rasvumisega. 2015. aasta seisuga oli haigusega diagnoositud ligikaudu 392 miljonit inimest, võrreldes ligikaudu 30 miljoniga 1985. aastal. Tavaliselt algab see hakkab kesk- või vanemas eas, kuigi II tüüpi diabeedi määr suureneb noorte hulgas. II tüübi suhkurtõbi seostatakse kümneaastase ja lühema eeldatava elueaga. Diabeet oli üks esimesest kirjeldatud haigustest. Insuliini tähtsus haiguses määrati 1920. aastatel.

Nähud ja sümptomid

Diabeedi klassikalisteks sümptomiteks on polüuuria (sage urineerimine), polüdipsia (suurenenud janu), polüfagia (suurenenud nälg) ja kaalulangus. Diagnoosimisel sageli esinevad muud sümptomid: ähmane nägemine, sügelus, perifeerne neuropaatia, korduvad vaginaalsed infektsioonid ja väsimus. Paljudel inimestel ei ole esimestel aastatel sümptomeid ja nad on diagnoositud rutiinse testimisega. Väike arv II tüüpi diabeediga inimesi võib omada hüperosmolaarset hüperglükeemilist seisundit (väga kõrge veresuhkru tasemega seisund, mis on seotud teadvuse langusega ja madala vererõhuga).

Tüsistused

II tüübi diabeet on tavaliselt krooniline haigus, mida seostatakse kümme aastat lühema eluaega. See on osaliselt tingitud mitmetest tüsistustest, sealhulgas kaks kuni neli korda suurem risk südame-veresoonkonna haiguste, sealhulgas südame isheemiatõve ja insuldi korral; suurem tõenäosus alajäsemete amputatsiooni puhul ja haiglaravi suurenemine. Arenenud maailmas, ja üha enam ka mujal, II tüübi diabeet on suurim mittetraumaatilise pimeduse ja neerupuudulikkuse põhjus.

Põhjus

II tüübi diabeedi areng on tingitud elustiili ja geneetiliste tegurite kombinatsioonist. Samas mõned nendest teguritest on isikliku kontrolli all, nagu näiteks dieet ja ülekaalulisus, muud tegurid ei ole, nagu suurenev vanus, naissugu ja geneetika. Unepuudus on seotud II tüübi diabeediga. Samuti arvatakse, et see mõjutab ainevahetust.

Elustiil

Elustiili tegurid on olulised II tüübi diabeedi arengule, kaasa arvatud ülekaalulisus (mis on määratletud, kui kehamassiindeks on suurem kui 25), vähene füüsiline aktiivsus, halb toitumine, stress ja linnastumine. On näidatud, et suitsetamine võib suurendada II tüübi diabeedi saamise riski.

Dieet avaldab ka mõju II tüübi diabeedi haigestumisriski. Suhkruga magustatud jookide tarbimine on samuti seostatud haigestumisriski suurenemisega. Valge riisi söömine võib samuti riski suurendada. Vähene liikumine on põhjuseks 7% kõikidest juhtumitest.

Geneetika

Suurem osa diabeedi juhtumitest on põhjustatud geenidest, millest igaüks on väike panustaja II tüübi diabeedi saamisele. Kui ühel identsetest kaksikutest on diabeet, siis võimalus, et teisel väljendub II tüüpi diabeet on 90%, samas määr mitte identsetel õdedel-vendadel on 25-50%. Suurem osa diabeediga seotud geenidest on seotud beeta-rakkude funktsioonidega.

Haigusseisundid

On mitmeid ravimeid ja muid terviseprobleeme, mis võivad diabeedi tekitada. Mõned ravimid on järgmised: glükokortikoidid, tiasiidid, beetablokaatorid, atüüpilised antipsühhootikumid ja statiinid. Nendel, kellel on eelnevalt olnud rasedusdiabeet, on suurem risk haigestuda II tüübi diabeeti. Testosterooni puudus on ka seotud II tüübi diabeediga.

Muu potentsiaalselt olulised mehhanismid, mis on seotud tüüp 2 diabeedi ja insuliini resistentsusiga on järgmised: suurem jaotus lipiidide jooksul rasvarakke, vastupidavus ja vähesed inkretiinhormoonid, kõrge glükagooni taset veres, suurenenud säilitamine soola ja vee neerude kaudu ja sobimatu määruse ainevahetuse poolt kesknärvisüsteemi. Siiski ei teki kõikidel inimestel, kellel on insuliini resistentsus, diabeet, kuna vara väärtuse insuliini sekretsioon, pankrease beeta-rakud on ka vaja.

Ravimid

Metformiin 500mg tabletid

Saadaval on mitut liiki anti-diabeetilisi ravimeid. Metformiin on üldiselt soovitatav, kui esimese ravimina, kuna on tõendeid, et see vähendab suremust, aga see järeldus on kahtluse all. Metformiini ei tohiks kasutada need, kellel on raske neeru- või maksahaigus.

Kui metformiin ei ole aidanud piisavalt kolme kuu pärast, siis võib kasutada teisi ravimeid. Muud liiki ravimite hulka kuuluvad: sulfonüüluuread, tiasolidiindioonid, dipeptidüülpeptidaas-4 inhibiitorid, SGLT2 inhibiitorid ja glükagooni-sarnased peptiid-1 analoogid. Nende ravimite vahel ei ole erilist vahet.

Insuliinisüste võib teha paralleelselt tarbides suukaudsete ravimitega või ka eraldi. Enamik inimesi ei vaja esialgu insuliini. Kui öösel insuliini kasutamine on ebapiisav, siis kaks korda päevas insuliini kasutamine võib saavutada parema kontrolli.