Avainero – yhteensopimattomuuden korjaus vs. nukleotidileikkauksen korjaus
Solussa tapahtuu kymmeniä ja tuhansia DNA-vaurioita päivässä. Se indusoi muutoksia solun prosesseihin, kuten replikaatioon, transkriptioon sekä solun elinkelpoisuuteen. Joissakin tapauksissa näiden DNA-vaurioiden aiheuttamat mutaatiot voivat johtaa haitallisiin sairauksiin, kuten syöpiin ja ikääntymiseen liittyviin oireyhtymiin (esim. Progeria). Näistä vaurioista huolimatta solu käynnistää erittäin organisoidun kaskadin korjausmekanismin, jota kutsutaan DNA-vauriovasteiksi. Solujärjestelmästä on tunnistettu useita DNA:n korjausjärjestelmiä; nämä tunnetaan nimellä Base Excision Repair (BER), Mismatch Repair (MMR), Nucleotide Excision Repair (NER), Double Strand Break Repair Repair. Nukleotidien leikkauskorjaus on erittäin monipuolinen järjestelmä, joka tunnistaa suuret helix-vääristymä-DNA-vauriot ja poistaa ne. Toisa alta epäsopivuuden korjaus korvaa väärin sisällytetyt emäkset replikoinnin aikana. Keskeinen ero yhteensopimattomuuden korjaamisen ja nukleotidien poistokorjauksen välillä on se, että nukleotidien poistokorjausta (NER) käytetään poistamaan UV-säteilystä muodostuneita pyrimidiinidimeeriä ja kemiallisten adduktien aiheuttamia suuria heliksileesioita, kun taas yhteensopimattomuuden korjausjärjestelmällä on tärkeä rooli virheellisesti yhdistettyjen emästen korjaamisessa. pakeni replikaatioentsyymeistä (DNA-polymeraasi 1) replikaation jälkeisenä aikana. Yhteensopimattomien emästen lisäksi MMR-järjestelmän proteiinit voivat myös korjata insertio-/deleetiosilmukat (IDL), jotka ovat seurausta polymeraasin liukumisesta toistuvien DNA-sekvenssien replikaation aikana.
Mikä on nukleotidileikkauksen korjaus?
Nukleotidien poistokorjauksen erottuvin piirre on, että se korjaa DNA:n kaksoiskierteen merkittävien vääristymien aiheuttamat modifioidut nukleotidivauriot. Sitä havaitaan lähes kaikissa tähän mennessä tutkituissa organismeissa. Uvr A, Uvr B, Uvr C (ekskiininukleaasit) Uvr D (helikaasi) ovat tunnetuimpia NER:iin osallistuvia entsyymejä, jotka laukaisevat DNA:n korjauksen malliorganismissa Ecoli. Uvr ABC:n usean alayksikön entsyymikompleksi tuottaa Uvr A-, Uvr B- ja Uvr C -polypeptidejä. Edellä mainituille polypeptideille koodatut geenit ovat uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A- ja B-entsyymit tunnistavat yhdessä vaurion aiheuttaman vääristymän, joka aiheutuu DNA:n kaksoiskierteelle, kuten pyrimidiinin himmentimille UV-säteilyn vuoksi. Uvr A on ATPaasientsyymi ja tämä on autokatalyyttinen reaktio. Sitten Uvr A poistuu DNA:sta, kun taas Uvr BC -kompleksi (aktiivinen nukleaasi) katkaisee DNA:n molemmilta puolilta ATP:n katalysoimaa vauriota. Toinen uvrD-geenin koodaama proteiini nimeltä Uvr D on helikaasi II -entsyymi, joka purkaa DNA:n, joka syntyy yksijuosteisen vaurioituneen DNA-segmentin vapautumisesta. Tämä jättää DNA-heliksiin aukon. Kun vaurioitunut segmentti on leikattu pois, DNA-juosteeseen jää 12-13 nukleotidin aukko. Tämän täyttää DNA-polymeraasientsyymi I ja loven sulkee DNA-ligaasi. ATP:tä tarvitaan tämän reaktion kolmessa vaiheessa. NER-mekanismi voidaan tunnistaa myös nisäkkäiden k altaisilla ihmisillä. Ihmisillä Xeroderma pigmentosum -niminen ihosairaus johtuu UV-säteilyn aiheuttamista DNA-dimeereistä. Geenit XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF ja XPG tuottavat proteiineja korvaamaan DNA-vaurioita. Geenien XPA, XPC, XPE, XPF ja XPG proteiineilla on nukleaasiaktiivisuutta. Toisa alta XPB- ja XPD-geenien proteiinit osoittavat helikaasiaktiivisuutta, joka vastaa Uvr D:tä E colissa.
Kuva 01: Nukleotidileikkauksen korjaus
Mitä on virheiden korjaus?
Epäsopivuuden korjausjärjestelmä käynnistetään DNA-synteesin aikana. Jopa toiminnallisella €-alayksiköllä DNA-polymeraasi III mahdollistaa väärän nukleotidin sisällyttämisen synteesiin joka 108 emäspari. Epäsopivuuden korjaavat proteiinit tunnistavat tämän nukleotidin, leikkaavat sen ja korvaavat sen oikealla nukleotidilla, joka vastaa lopullisesta tarkkuudesta. DNA-metylaatio on avainasemassa MMR-proteiineille, jotta ne voivat tunnistaa emosäikeen vasta syntetisoidusta juosteesta. Adeniini(A)-nukleotidin metylaatio vastikään syntetisoidun juosteen GATC-motiivissa on hieman viivästynyt. Toisa alta emäjuosteen adeniininukleotidi GATC-motiivissa on jo metyloitunut. MMR-proteiinit tunnistavat äskettäin syntetisoidun juosteen tämän eron perusteella alkuperäisestä juosteesta ja alkavat korjata yhteensopimattomuutta vasta syntetisoidussa juosteessa ennen kuin se metyloituu. MMR-proteiinit ohjaavat korjausaktiivisuutensa leikkaamaan väärän nukleotidin ennen kuin vasta replikoitunut DNA-juoste metyloituu. Geenien mut H, mut L ja mut S koodaamat entsyymit Mut H, Mut L ja Mut S katalysoivat näitä reaktioita Ecolissa. Mut S-proteiini tunnistaa seitsemän kahdeksasta mahdollisesta yhteensopimattomuusemäsparista C:C:tä lukuun ottamatta ja sitoutuu epäsopivuuskohtaan dupleksi-DNA:ssa. Sitoutuneiden ATP:iden kanssa Mut L ja Mut S liittyvät kompleksiin myöhemmin. Kompleksi siirtyy muutaman tuhannen emäsparin päähän, kunnes se löytää hemimetyloidun GATC-motiivin. Mut H -proteiinin lepotilassa oleva nukleaasiaktiivisuus aktivoituu, kun se löytää hemimetyloidun GATC-motiivin. Se katkaisee metyloimattoman DNA-juosteen jättäen 5':n loven metyloimattoman GATC-motiivin G-nukleotidiin (äskettäin syntetisoitu DNA-juoste). Sitten Mut H leikkaa saman juosteen yhteensopimattomuuden toisella puolella. Mut H:n leikkaa muissa vaiheissa Uvr D a helikaasiproteiinin, Mut U:n, SSB:n ja eksonukleaasi I:n yhteistoiminnat yksijuosteisesta väärästä nukleotidista. DNA. Leikkauksessa muodostuva aukko täytetään DNA-polymeraasi III:lla ja suljetaan ligaasilla. Samanlainen järjestelmä voidaan tunnistaa hiirissä ja ihmisissä. Ihmisen hMLH1:n, hMSH1:n ja hMSH2:n mutaatiot liittyvät perinnölliseen ei-polypoosiseen paksusuolensyöpään, joka poistaa säätelyn koolonsolujen solujakautumisesta.
Kuva 02: Yhteensopimattomuuden korjaus
Mitä eroa on yhteensopimattomuuden korjauksella ja nukleotidipoistokorjauksella?
Epäsopivuuskorjaus vs. nukleotidileikkauksen korjaus |
|
| Epäsopivuuden korjausjärjestelmä tapahtuu replikoinnin jälkeisenä aikana. | Tämä liittyy UV-säteilyn aiheuttamien pyrimidiinidimeerien ja muiden kemiallisen additiotuotteen aiheuttamien DNA-vaurioiden poistamiseen. |
| Entsyymit | |
| Sitä katalysoivat Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB ja eksonukleaasi I. | Uvr A-, Uvr B-, Uvr C- ja UvrD-entsyymit katalysoivat sitä. |
| Metylaatio | |
| Reaktion käynnistäminen on keskeistä. | DNA:n metylaatiota ei vaadita reaktion käynnistämiseen. |
| Entsyymien toiminta | |
| Mut H on endonukleaasi. | Uvr B ja Uvr C ovat eksonukleaaseja. |
| Tilaisuus | |
| Tämä tapahtuu nimenomaan replikoinnin aikana. | Tämä tapahtuu, kun se altistuu UV-säteilylle tai kemiallisille mutageeneille, ei replikaation aikana |
| suojelu | |
| Se on hyvin säilynyt | Se ei ole kovin säilynyt. |
| Aukkojen täyttö | |
| Sen tekee DNA-polymeraasi III. | Sen tekee DNA-polymeraasi I. |
Yhteenveto – yhteensopimattomuuden korjaus vs. nukleotidileikkauksen korjaus
Erinomaisuuden korjaus (MMR) ja Nucleotide Excision Repair (NER) ovat kaksi mekanismia, jotka tapahtuvat solussa erilaisten tekijöiden aiheuttamien DNA-vaurioiden ja vääristymien korjaamiseksi. Näitä kutsutaan yhteisesti DNA-korjausmekanismeiksi. Nukleotidien poistokorjaus korjaa modifioidut nukleotidivauriot, tyypillisesti ne merkittävät DNA-kaksoiskierteen vauriot, jotka tapahtuvat UV-säteilylle ja kemiallisille addukteille altistumisesta johtuen. Epäsopivuuden korjaavat proteiinit tunnistavat väärän nukleotidin, leikkaavat sen ja korvaavat sen oikealla nukleotidilla. Tämä prosessi on vastuussa lopullisesta tarkkuusasteesta replikoinnin aikana.
