Nøgleforskel - Reparation af uoverensstemmelse mod reparation af excision af nukleotid
Titusinder og tusinder af DNA-skader opstår i cellen om dagen. Det inducerer ændringer i celleprocesserne såsom replikation, transkription såvel som celleens levedygtighed. I nogle tilfælde kan mutationer forårsaget af disse DNA-skader føre til skadelige sygdomme som kræft og aldringsassocierede syndromer (f.eks. Progeria). Uanset disse skader igangsætter cellen en meget organiseret kaskadereparationsmekanisme kaldet DNA-skadesrespons. Flere DNA-reparationssystemer er blevet identificeret i det cellulære system; disse er kendt som Base excision repair (BER), Mismatch repair (MMR), Nucleotide excision repair (NER), Double streng break repair. Nukleotid excision reparation er et meget alsidigt system, der genkender omfangsrige helix forvrængning DNA læsioner og fjerner dem. På den anden side erstatter mangelfuld reparation forkert inkorporerede baser under replikering. Hovedforskellen mellem reparation af uoverensstemmelse og nukleotidudskæring er, at nukleotidudskæring reparation (NER) bruges til at fjerne pyrimidindimerer dannet af UV-bestråling og omfangsrige helixlæsioner forårsaget af kemiske addukter, mens fejltilpasningsreparationssystem spiller en vigtig rolle i korrigering af forkert inkorporerede baser, der har undslap fra replikationsenzymer (DNA-polymerase 1) under postreplikation. Ud over uoverensstemmende baser kan MMR-systemproteiner også reparere insertions / deletions-sløjferne (IDL), som er resultater af polymeraseglidningen under replikation af gentagne DNA-sekvenser.
INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er mangelfuld reparation
3. Hvad er reparation af nukleotidudskæring
4. Sammenligning side om side - Reparation af uoverensstemmelse vs Nukleotidudskæringsreparation
5. Oversigt
Hvad er Nucleotide Excision Repair?
Det mest fremtrædende træk ved reparation af nukleotidudskæring er, at det reparerer de modificerede nukleotidskader forårsaget af betydelige forvrængninger i DNA-dobbelthelixen. Det observeres i næsten alle organismer, der er blevet undersøgt opdateret. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinukleaser) Uvr D (en helicase) er de mest kendte enzymer involveret i NER, som udløser reparation af DNA i modelorganismen Ecoli. Uvr ABC multi-subunits enzymkompleks producerer Uvr A, Uvr B, Uvr C polypeptiderne. Genene kodet for førnævnte polypeptider er uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A og B-enzymer genkender kollektivt den skadeinducerede forvrængning, der er forårsaget til DNA-dobbelthelixen, såsom pyrimidindæmpere på grund af UV-bestråling. Uvr A er et ATPase-enzym, og dette er en autokatalytisk reaktion. Derefter forlader Uvr A DNA'et, mens Uvr BC-kompleks (aktiv nuklease) spalter DNA'et i begge sider af skaden, der katalyseres af ATP. Et andet protein kaldet Uvr D kodet af uvrD-genet er et helicase II-enzym, der afvikler DNA'et, der skyldes frigivelse af enkeltstrenget beskadiget DNA-segment. Dette efterlader et hul i DNA-helixen. Efter at det beskadigede segment er udskåret, forbliver et 12-13 nukleotidgab i DNA-strengen. Dette fyldes op af DNA-polymeraseenzymet I, og nicket forsegles af DNA-ligasen. ATP kræves i tre trin i denne reaktion. NER-mekanismen kan også identificeres hos pattedyrlignende mennesker. Hos mennesker skyldes hudtilstanden Xeroderma pigmentosum DNA-dimerer forårsaget af UV-bestråling. Generene XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF og XPG producerer proteiner til erstatning for DNA-skader. Proteinerne fra gener XPA,XPC, XPE, XPF og XPG har nukleaseaktivitet. På den anden side viser proteinerne fra XPB- og XPD-gener den helikaseaktivitet, som er analog med Uvr D i E coli.
Figur 01: Reparation af nukleotidudskæring
Hvad er mangelfuld reparation?
Fejlretningssystemet startes under DNA-syntese. Selv med den funktionelle € underenhed tillader DNA-polymerase III inkorporering af et forkert nukleotid til syntese hver 10. 8basepar. Fejlagtige reparationsproteiner genkender dette nukleotid, udskærer det og erstatter det med det korrekte nukleotid, der er ansvarlig for den endelige grad af nøjagtighed. DNA-methylering er afgørende for MMR-proteiner til at genkende moderstrengen fra den nyligt syntetiserede streng. Methyleringen af adenin (A) -nukleotid i et GATC-motiv af en nyligt syntetiseret streng er lidt forsinket. På den anden side er moderstrengen adeninnukleotid i GATC-motiv allerede methyleret. MMR-proteiner genkender den nyligt syntetiserede streng ved denne forskel fra moderstrengen og starter reparation af mismatch i en nyligt syntetiseret streng, før den bliver methyleret. MMR-proteinerne dirigerer deres reparationsaktivitet for at udskære det forkerte nukleotid, før den nyligt replikerede DNA-streng bliver methyleret. Enzymerne Mut H, Mut L og Mut S kodet af generne mut H, mut L,mut S katalyserer disse reaktioner i Ecoli. Mut S-protein genkender syv ud af otte mulige mismatch-basepar med undtagelse af C: C og binder på stedet for mismatch i duplex-DNA'et. Med bundne ATP'er slutter Mut L og Mut S sig til komplekset senere. Komplekset translokeres få tusinde basepar væk, indtil det finder et hemimethyleret GATC-motiv. Den sovende nukleaseaktivitet af Mut H-protein aktiveres, når den finder et hemimethyleret GATC-motiv. Det spalter den umetylerede DNA-streng, der efterlader et 5'-nick ved G-nukleotid af umetyleret GATC-motiv (nyligt syntetiseret DNA-streng). Derefter kaldes den samme streng på den anden side af mismatchet af Mut H. I resten af trinnene udskærer de kollektive handlinger af Uvr D et helikase-protein, Mut U, SSB og exonuklease det ukorrekte nukleotid i det enkeltstrengede DNA. Mellemrummet, der dannes i udskæringen, fyldes op af DNA-polymerase III og forsegles med ligase. Et lignende system kan identificeres hos mus og mennesker. Mutationen af human hMLH1, hMSH1 og hMSH2 er involveret i arvelig ikke-polypose tyktarmskræft, der deregulerer celledeling af tyktarmsceller.
Figur 02: Reparation af fejl
Hvad er forskellen mellem Mismatch Repair og Nucleotide Excision Repair?
Diff artikel midt foran bordet
Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair |
|
| Fejlretningssystem opstår under postreplikationen. | Dette er involveret i fjernelse af pyrimidindimerer på grund af UV-bestråling og andre DNA-læsioner på grund af kemisk addukt. |
| Enzymer | |
| Det katalyseres af Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB og exonuklease I. | Det katalyseres af Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD enzymer. |
| Methylering | |
| Det er afgørende at indlede reaktionen. | DNA-methylering er ikke påkrævet for at starte reaktionen. |
| Enzymernes handling | |
| Mut H er en endonuklease. | Uvr B og Uvr C er exonukleaser. |
| Lejlighed | |
| Dette sker specifikt under replikering. | Dette sker, når de udsættes for UV eller kemiske mutagener, ikke under replikation |
| Bevarelse | |
| Det er meget bevaret | Det er ikke meget bevaret. |
| Mellemrumsfyldning | |
| Det udføres ved hjælp af DNA-polymerase III. | Det udføres ved hjælp af DNA-polymerase I. |
Resumé - Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair
Mismatch repair (MMR) og Nucleotide excision repair (NER) er to mekanismer, der finder sted i cellen for at rette op på DNA-skader og forvridninger, der er forårsaget af forskellige stoffer. Disse betegnes kollektivt som DNA-reparationsmekanismer. Reparation af nukleotidudskæring reparerer de modificerede nukleotidskader, typisk de betydelige skader på DNA-dobbelthelixen, der sker på grund af udsættelse for UV-bestråling og kemiske addukter. Manglende reparationsproteiner genkender det forkerte nukleotid, udskærer det og erstatter det med korrekt nukleotid. Denne proces er ansvarlig for den endelige grad af nøjagtighed under replikering.
