Ključna razlika - popravilo neusklajenosti in popravilo izločanja nukleotidov
Na dan se v celici zgodi na desetine in tisoče poškodb DNK. Povzroča spremembe v celičnih procesih, kot so replikacija, transkripcija, pa tudi sposobnost preživetja celice. V nekaterih primerih lahko mutacije, ki jih povzročijo te poškodbe DNA, povzročijo škodljive bolezni, kot so rak in sindromi, povezani s staranjem (npr. Progeria). Ne glede na te poškodbe celica sproži zelo organiziran kaskadni mehanizem za popravilo, imenovan odzivi na poškodbe DNA. V celičnem sistemu je bilo identificiranih več sistemov za popravilo DNK; ti so znani kot popravilo osnovne ekscizije (BER), popravilo neusklajenosti (MMR), popravilo nukleotidnega izreza (NER), popravilo dvojnih zlomkov. Popravilo nukleotidne ekscizije je zelo vsestranski sistem, ki prepozna lezije DNA popačenja vijačnih vijačnic in jih odstrani. Po drugi strani popravilo neusklajenosti med replikacijo nadomesti napačno vključene baze. Ključna razlika med popravilom neusklajenosti in popravilom izločanja nukleotidov je v tem, da se popravilo izločanja nukleotidov (NER) uporablja za odstranjevanje pirimidinskih dimerjev, nastalih z ultravijoličnim obsevanjem, in obsežnih lezij vijačnic, ki jih povzročajo kemični adukti, medtem ko ima sistem za popravilo neusklajenosti pomembno vlogo pri popravljanju napačno vključenih baz, ki imajo pobegnil iz replikacijskih encimov (DNA polimeraza 1) med postreplikacijo. Poleg neujemajočih se baz lahko proteini sistema MMR popravijo tudi zanke za vstavljanje / brisanje (IDL), ki so rezultat zdrsa polimeraze med replikacijo ponavljajočih se zaporedij DNA.
VSEBINA
1. Pregled in ključna razlika
2. Kaj je popravilo neskladja
3. Kaj je popravilo izločanja nukleotidov
4. Vzporedna primerjava - popravilo neskladja vs popravilo izločanja nukleotidov
5. Povzetek
Kaj je Nucleotide Excision Repair?
Najizrazitejša značilnost popravila nukleotidnih ekscizij je, da popravlja modificirane poškodbe nukleotidov, ki jih povzročajo pomembna izkrivljanja v dvojni vijačnici DNA. Opažamo ga v skoraj vseh do sedaj preučenih organizmih. Uvr A, Uvr B, Uvr C (eksinukleaze) Uvr D (helikaza) so najbolj znani encimi, vključeni v NER, ki sprožijo obnovo DNA v vzorčnem organizmu Ecoli. Encimski kompleks večpodenot Uvr ABC proizvaja polipeptide Uvr A, Uvr B, Uvr C. Geni, ki so kodirani za zgoraj omenjene polipeptide, so encimi uvr A, uvr B, uvr C. Encimi Uvr A in B skupaj prepoznajo izkrivljanje, ki ga povzroča dvojna vijačnica DNA, na primer pirimidinski dimerji zaradi UV obsevanja. Uvr A je encim ATPaza in to je avtokatalitična reakcija. Nato Uvr A zapusti DNA, medtem ko kompleks Uvr BC (aktivna nukleaza) cepi DNA na obeh straneh poškodbe, ki jo katalizira ATP. Druga beljakovina, imenovana Uvr D, ki jo kodira gen uvrD, je encim helikaze II, ki odvije DNA, ki je posledica sproščanja enoverižnega poškodovanega segmenta DNA. To pušča vrzel v vijačnici DNA. Po izrezu poškodovanega segmenta ostane v verigi DNA 12–13 nukleotidnih vrzeli. Tega napolni encim DNA polimeraze I, vzorec pa zapečati DNA ligaza. ATP je potreben v treh korakih te reakcije. Mehanizem NER je mogoče prepoznati tudi pri človeku, podobnem sesalcem. Pri ljudeh je stanje kože, imenovano Xeroderma pigmentosum, posledica dimerov DNA, ki jih povzroča UV obsevanje. Geni XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF in XPG proizvajajo beljakovine, ki nadomeščajo poškodbe DNA. Beljakovine genov XPA,XPC, XPE, XPF in XPG imajo nukleazno aktivnost. Po drugi strani pa beljakovine genov XPB in XPD kažejo aktivnost helikaze, ki je analogna Uvr D v E coli.
Slika 01: Popravilo nukleotidne ekscizije
Kaj je popravilo neusklajenosti?
Sistem za popravilo neusklajenosti se sproži med sintezo DNA. Tudi s funkcionalno enoto € DNK polimeraza III omogoča vključitev napačnega nukleotida za sintezo vsakih 10 8osnovni pari. Beljakovine za popravilo neusklajenosti prepoznajo ta nukleotid, ga izrežejo in nadomestijo s pravilnim nukleotidom, ki je odgovoren za končno stopnjo natančnosti. Metilacija DNA je ključnega pomena za beljakovine MMR, da prepoznajo matično verigo iz novo sintetizirane verige. Metilacija nukleotida adenina (A) v motivu GATC na novo sintetizirane verige je nekoliko zapoznela. Po drugi strani pa je matični pramen adenin nukleotid v motivu GATC že metiliran. Beljakovine MMR prepoznajo novo sintetizirano verigo po tej razliki od matične in začnejo popravljati neusklajenost v novo sintetizirani verigi, preden se metilira. Beljakovine MMR usmerjajo svojo obnovitveno aktivnost, da izločijo napačen nukleotid, preden se na novo replicirana veriga DNA metilira. Encimi Mut H, Mut L in Mut S, kodirani z geni mut H, mut L,mut S katalizirajo te reakcije v Ecoliju. Protein Mut S prepozna sedem od osmih možnih neskladnih baznih parov, razen C: C, in se veže na mestu neusklajenosti v dupleksni DNA. Z vezanima ATP se Mut L in Mut S kasneje pridružita kompleksu. Kompleks premakne nekaj tisoč baznih parov stran, dokler ne najde hemetiliranega motiva GATC. Mirujoča nukleazna aktivnost proteina Mut H se aktivira, ko najde hemimetilirani motiv GATC. Odcepi nemetilirano verigo DNA, pri čemer ostane 5 'n na G nukleotidu nemetiliranega motiva GATC (novo sintetizirana veriga DNA). Nato isti pramen na drugi strani neusklajenosti označi Mut H. V preostalih korakih skupna dejanja proteina Uvr D helikaze, Mut U, SSB in eksonukleaza I izrežejo nepravilen nukleotid v enojno verigo DNK. Vrzel, ki nastane pri izrezu, zapolni DNA polimeraza III in zapre z ligazo. Podoben sistem lahko ugotovimo pri miših in ljudeh. Mutacije človeškega hMLH1, hMSH1 in hMSH2 so vključene v dedni nepolipozni rak debelega črevesa, ki deregulira celično delitev debelih celic.
Slika 02: Popravilo neusklajenosti
Kakšna je razlika med popravilom neusklajenosti in popravilom nukleotidne ekscizije?
Diff Article Sredina pred mizo
Popravilo neujemanja vs popravilo izločanja nukleotidov |
|
| Sistem popravljanja neusklajenosti se pojavi med post-replikacijo. | To sodeluje pri odstranjevanju dimetilov pirimidina zaradi UV obsevanja in drugih poškodb DNA zaradi kemičnega adukta. |
| Encimi | |
| Katalizirajo ga Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB in eksonukleaza I. | Katalizirajo ga encimi Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metilacija | |
| Za začetek reakcije je ključnega pomena. | Za sprožitev reakcije metilacija DNA ni potrebna. |
| Dejanje encimov | |
| Mut H je endonukleaza. | Uvr B in Uvr C sta eksonukleaza. |
| Priložnost | |
| To se zgodi posebej med replikacijo. | To se zgodi, kadar je izpostavljen UV ali kemičnim mutagenom, ne med razmnoževanjem |
| Ohranjanje | |
| Je zelo ohranjen | Ni zelo ohranjen. |
| Zapolnitev vrzeli | |
| To naredi DNA polimeraza III. | To naredi DNA polimeraza I. |
Povzetek - Popravilo neusklajenosti proti popravilu nukleotidne ekscizije
Popravilo neusklajenosti (MMR) in popravilo nukleotidne ekscizije (NER) sta dva mehanizma, ki se izvajata v celici, da se odpravijo poškodbe in izkrivljanja DNA, ki jih povzročajo različni povzročitelji. Ti so skupaj poimenovani kot mehanizmi za popravilo DNK. Popravilo z izrezovanjem nukleotidov popravi poškodbe modificiranega nukleotida, običajno tiste večje poškodbe dvojne vijačnice DNA, ki se pojavijo zaradi izpostavljenosti UV-obsevanju in kemičnim aduktom. Beljakovine za popravilo neusklajenosti prepoznajo napačen nukleotid, ga izrežejo in nadomestijo s pravilnim nukleotidom. Ta postopek je odgovoren za končno stopnjo natančnosti med replikacijo.
