Kluczowa różnica - Naprawa niedopasowania a naprawa przez wycięcie nukleotydu
Dziesiątki i tysiące uszkodzeń DNA występuje w komórce dziennie. Indukuje zmiany w procesach komórkowych, takich jak replikacja, transkrypcja, a także żywotność komórki. W niektórych przypadkach mutacje spowodowane tymi uszkodzeniami DNA mogą prowadzić do szkodliwych chorób, takich jak nowotwory i zespoły związane ze starzeniem (np. Progeria). Niezależnie od tych uszkodzeń, komórka inicjuje wysoce zorganizowany mechanizm naprawy kaskadowej zwany reakcjami na uszkodzenie DNA. W systemie komórkowym zidentyfikowano kilka systemów naprawy DNA; są one znane jako naprawa przez wycięcie zasady (BER), naprawa niedopasowania (MMR), naprawa przez wycięcie nukleotydu (NER), naprawa pęknięcia dwuniciowego. Naprawa przez wycinanie nukleotydów to wysoce wszechstronny system, który rozpoznaje i usuwa duże uszkodzenia DNA, powodujące zniekształcenie helisy. Z drugiej strony, naprawa niedopasowania zastępuje nieprawidłowo wbudowane zasady podczas replikacji. Kluczową różnicą między naprawą niedopasowania a naprawą przez wycinanie nukleotydów jest to, że naprawa przez wycinanie nukleotydów (NER) jest stosowana do usuwania dimerów pirymidyny utworzonych przez promieniowanie UV i uszkodzenia wielkiej helisy spowodowane przez addukty chemiczne, podczas gdy system naprawy niedopasowania odgrywa ważną rolę w korygowaniu nieprawidłowo wbudowanych zasad, które uciekł przed enzymami replikacyjnymi (polimeraza DNA 1) podczas postreplikacji. Oprócz niedopasowanych zasad, białka systemu MMR mogą również naprawiać pętle insercji / delecji (IDL), które są wynikiem poślizgu polimerazy podczas replikacji powtarzających się sekwencji DNA.
SPIS TREŚCI
1. Przegląd i kluczowe różnice
2. Czym jest naprawa niedopasowania
3. Co to jest naprawa
przez wycięcie nukleotydu 4. Porównanie obok siebie - naprawa niedopasowania a naprawa przez wycięcie nukleotydu
5. Podsumowanie
Co to jest naprawa przez wycięcie nukleotydu?
Najbardziej charakterystyczną cechą naprawy przez wycinanie nukleotydów jest naprawa uszkodzeń zmodyfikowanych nukleotydów spowodowanych znacznymi zniekształceniami w podwójnej helisie DNA. Występuje u prawie wszystkich dotychczas przebadanych organizmów. Uvr A, Uvr B, Uvr C (ekscynukleazy) Uvr D (helikaza) to najbardziej znane enzymy zaangażowane w NER, które wyzwalają naprawę DNA w organizmie modelowym Ecoli. Kompleks enzymatyczny wielopodjednostek ABC Uvr wytwarza polipeptydy Uvr A, Uvr B, Uvr C. Geny kodowane dla wyżej wymienionych polipeptydów to uvr A, uvr B, uvr C. Enzymy Uvr A i B wspólnie rozpoznają zniekształcenie wywołane uszkodzeniem, które jest spowodowane podwójną helisą DNA, takie jak dimery pirymidynowe w wyniku napromieniowania UV. Uvr A jest enzymem ATPazy i jest to reakcja autokatalityczna. Następnie Uvr A opuszcza DNA, podczas gdy kompleks Uvr BC (aktywna nukleaza) rozszczepia DNA po obu stronach uszkodzenia katalizowanego przez ATP. Innym białkiem zwanym Uvr D kodowanym przez gen uvrD jest enzym helikaza II, który rozwija DNA w wyniku uwolnienia jednoniciowego uszkodzonego segmentu DNA. To pozostawia lukę w helisie DNA. Po wycięciu uszkodzonego segmentu w nici DNA pozostaje przerwa 12-13 nukleotydów. Jest on wypełniany przez enzym polimerazy DNA I, a nacięcie jest zapieczętowane przez ligazę DNA. ATP jest wymagane w trzech etapach tej reakcji. Mechanizm NER można również zidentyfikować u ludzi podobnych do ssaków. U ludzi stan skóry zwany Xeroderma pigmentosum jest spowodowany dimerami DNA spowodowanymi promieniowaniem UV. Geny XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF i XPG wytwarzają białka zastępujące uszkodzenia DNA. Białka genów XPA,XPC, XPE, XPF i XPG mają aktywność nukleazy. Z drugiej strony białka genów XPB i XPD wykazują aktywność helikazy analogiczną do Uvr D w E. coli.
Rysunek 01: Naprawa przez wycięcie nukleotydu
Co to jest naprawa niezgodności?
System naprawy niedopasowań jest inicjowany podczas syntezy DNA. Nawet z funkcjonalną podjednostką €, polimeraza DNA III umożliwia włączenie niewłaściwego nukleotydu do syntezy co 10 8pary zasad. Białka naprawiające niedopasowanie rozpoznają ten nukleotyd, wycinają go i zastępują odpowiednim nukleotydem odpowiedzialnym za ostateczny stopień dokładności. Metylacja DNA jest kluczowa dla białek MMR w rozpoznawaniu nici rodzicielskiej z nowo zsyntetyzowanej nici. Metylacja nukleotydu adeniny (A) w motywie GATC nowo zsyntetyzowanej nici jest nieco opóźniona. Z drugiej strony, nukleotyd adeninowej nici macierzystej w motywie GATC został już zmetylowany. Białka MMR rozpoznają nowo zsyntetyzowaną nić na podstawie tej różnicy w stosunku do nici rodzicielskiej i rozpoczynają naprawę niedopasowania w nowo zsyntetyzowanej nici, zanim ulegnie ona metylacji. Białka MMR kierują swoją aktywnością naprawczą na wycięcie niewłaściwego nukleotydu, zanim nowo zreplikowana nić DNA zostanie metylowana. Enzymy Mut H, Mut L i Mut S kodowane przez geny mut H, mut L,mut S katalizują te reakcje w Ecoli. Białko Mut S rozpoznaje siedem z ośmiu możliwych par zasad z wyjątkiem C: C i wiąże się w miejscu niedopasowania w dupleksowym DNA. Mając związane ATP, Mut L i Mut S dołączają później do kompleksu. Kompleks przemieszcza się kilka tysięcy par zasad, aż znajdzie hemimetylowany motyw GATC. Uśpiona aktywność nukleazy białka Mut H jest aktywowana po znalezieniu hemimetylowanego motywu GATC. Rozszczepia niemetylowaną nić DNA pozostawiając 5 'nić w nukleotydzie G niemetylowanego motywu GATC (nowo zsyntetyzowana nić DNA). Następnie ta sama nić po drugiej stronie niedopasowania jest przecinana przez Mut H. W pozostałych etapach zbiorowe działania białka helikazy Uvr D, Mut U, SSB i egzonukleazy I wycinają nieprawidłowy nukleotyd w jednoniciowym DNA. Szczelinę, która powstaje podczas wycięcia, wypełnia polimeraza DNA III i uszczelnia ligazę. Podobny system można zidentyfikować u myszy i ludzi. Mutacja ludzkiego hMLH1, hMSH1 i hMSH2 bierze udział w dziedzicznym, niepolipowatym raku okrężnicy, który dereguluje podział komórek w komórkach okrężnicy.
Rysunek 02: Naprawa niezgodności
Jaka jest różnica między naprawą niedopasowania a naprawą przez wycięcie nukleotydu?
Porównaj środek artykułu przed tabelą
Naprawa niedopasowania a naprawa przez wycięcie nukleotydu |
|
| System naprawy niezgodności występuje podczas post-replikacji. | Jest to związane z usuwaniem dimerów pirymidyny w wyniku napromieniowania UV i innych uszkodzeń DNA spowodowanych adduktem chemicznym. |
| Enzymy | |
| Jest katalizowany przez Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB i egzonukleazę I. | Jest katalizowany przez enzymy Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metylacja | |
| Kluczowe znaczenie ma zainicjowanie reakcji. | Do zainicjowania reakcji nie jest wymagana metylacja DNA. |
| Działanie enzymów | |
| Mut H jest endonukleazą. | Uvr B i Uvr C to egzonukleazy. |
| Okazja | |
| Dzieje się tak szczególnie podczas replikacji. | Dzieje się tak, gdy jest wystawiony na działanie UV lub mutagenów chemicznych, a nie podczas replikacji |
| Ochrona | |
| Jest wysoce konserwowany | Nie jest wysoce konserwowany. |
| Wypełnienie luki | |
| Dokonuje tego polimeraza DNA III. | Dokonuje tego polimeraza DNA I. |
Podsumowanie - Naprawa niedopasowania a naprawa przez wycięcie nukleotydu
Naprawa niedopasowania (MMR) i naprawa przez wycinanie nukleotydów (NER) to dwa mechanizmy zachodzące w komórce w celu naprawy uszkodzeń i zniekształceń DNA spowodowanych przez różne czynniki. Nazywa się je łącznie mechanizmami naprawy DNA. Naprawa przez wycięcie nukleotydu naprawia zmodyfikowane uszkodzenia nukleotydów, zazwyczaj te znaczące uszkodzenia podwójnej helisy DNA, które występują w wyniku ekspozycji na promieniowanie UV i chemiczne addukty. Białka naprawiające niedopasowanie rozpoznają zły nukleotyd, wycinają go i zastępują prawidłowym nukleotydem. Ten proces jest odpowiedzialny za ostateczny stopień dokładności podczas replikacji.
