Kľúčový rozdiel - Oprava nesúladu vs Oprava nukleotidovej excízie
V bunke sa denne vyskytujú desiatky a tisíce poškodení DNA. Vyvoláva zmeny v bunkových procesoch, ako je replikácia, transkripcia, ako aj životaschopnosť bunky. V niektorých prípadoch môžu mutácie spôsobené týmito poškodeniami DNA viesť k škodlivým chorobám, ako sú rakovina a syndrómy spojené so starnutím (napr. Progeria). Bez ohľadu na tieto poškodenia bunka iniciuje vysoko organizovaný kaskádový opravný mechanizmus, ktorý sa nazýva reakcie na poškodenie DNA. V bunkovom systéme bolo identifikovaných niekoľko systémov na opravu DNA; sú známe ako Base excision repair (BER), Mismatch repair (MMR), Nucleotide excision repair (NER), Double strand break repair. Nukleotidová excízna oprava je vysoko všestranný systém, ktorý rozpoznáva lézie DNA so skreslením objemnej skrutkovice a odstraňuje ich. Na druhej strane oprava nesúladu nahradí nesprávne replikované bázy počas replikácie. Kľúčovým rozdielom medzi opravou nesúladu a opravou nukleotidovej excízie je to, že oprava nukleotidovej excízie (NER) sa používa na odstránenie pyrimidínových dimérov vytvorených UV ožarovaním a objemných lézií helixu spôsobených chemickými aduktmi, zatiaľ čo systém opravy nesúladov hrá dôležitú úlohu pri korekcii nesprávne vložených báz, ktoré majú unikli z replikačných enzýmov (DNA polymeráza 1) počas postreplikácie. Okrem nezhodných báz môžu proteíny systému MMR opravovať aj inzertné / delečné slučky (IDL), ktoré sú výsledkom sklzu polymerázy počas replikácie opakujúcich sa sekvencií DNA.
OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je to Neshoda opravy
3. Čo je to Nucleotide Excision Repair
4. Porovnanie vedľa seba - Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair
5. Zhrnutie
Čo je Nucleotide Excision Repair?
Najvýznamnejším znakom opravy excízie nukleotidov je, že opravuje modifikované poškodenia nukleotidov spôsobené významnými skresleniami dvojitej špirály DNA. Pozoruje sa takmer u všetkých organizmov, ktoré boli doteraz vyšetrené. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinuclease) Uvr D (helikáza) sú najznámejšie enzýmy zapojené do NER, ktoré spúšťajú opravu DNA v modelovom organizme Ecoli. Viacvrstvový enzýmový komplex Uvr ABC produkuje polypeptidy Uvr A, Uvr B, Uvr C. Gény kódované pre vyššie uvedené polypeptidy sú uvr A, uvr B, uvr C. Enzýmy Uvr A a B kolektívne rozpoznávajú skreslenie indukované poškodením, ktoré je spôsobené dvojitej špirále DNA, ako sú pyrimidínové diméry, v dôsledku UV žiarenia. Uvr A je enzým ATPáza a toto je autokatalytická reakcia. Potom Uvr A opúšťa DNA, zatiaľ čo komplex Uvr BC (aktívna nukleáza) štiepi DNA na oboch stranách poškodenia, ktoré je katalyzované ATP. Ďalším proteínom nazývaným Uvr D kódovaným génom uvrD je enzým helikáza II, ktorý odvíja DNA, ktorá vzniká uvoľnením jednovláknového poškodeného segmentu DNA. To zanecháva medzeru v špirále DNA. Po vyrezaní poškodeného segmentu zostáva v reťazci DNA 12-13 nukleotidová medzera. Toto je naplnené enzýmom DNA polymerázy I a nick je utesnený DNA ligázou. ATP sa vyžaduje v troch krokoch tejto reakcie. Mechanizmus NER možno identifikovať aj u ľudí podobných cicavcom. U ľudí je stav kože nazývaný Xeroderma pigmentosum spôsobený dimérmi DNA spôsobenými UV žiarením. Gény XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF a XPG produkujú proteíny, ktoré nahradzujú poškodenie DNA. Proteíny génov XPA,XPC, XPE, XPF a XPG majú aktivitu nukleázy. Na druhej strane proteíny génov XPB a XPD vykazujú aktivitu helikázy, ktorá je analogická s Uvr D v E. coli.
Obrázok 01: Oprava nukleotidovej excízie
Čo je Neshoda opravy?
Systém opravy nesúladu sa iniciuje počas syntézy DNA. Aj s funkčnou podjednotkou € umožňuje DNA polymeráza III zabudovanie nesprávneho nukleotidu pre syntézu každých 108základné páry. Nesprávne opravné proteíny rozpoznávajú tento nukleotid, excidujú ho a nahradia správnym nukleotidom zodpovedným za konečný stupeň presnosti. Metylácia DNA je pre MMR proteíny rozhodujúca pre rozpoznanie pôvodného vlákna od novo syntetizovaného vlákna. Metylácia adenínu (A) nukleotidu v GATC motíve novo syntetizovaného vlákna je trochu oneskorená. Na druhej strane materský reťazec adenínového nukleotidu v GATC motíve už bol metylovaný. MMR proteíny rozpoznávajú novo syntetizované vlákno podľa tohto rozdielu od rodičovského vlákna a začnú opravu nesúladov v novo syntetizovanom vlákne skôr, ako dôjde k jeho metylácii. Proteíny MMR nasmerujú svoju opravnú aktivitu na excíziu nesprávneho nukleotidu predtým, ako sa novo replikovaný reťazec DNA metyluje. Enzýmy Mut H, Mut L a Mut S kódované génmi mut H, mut L,mut S katalyzuje tieto reakcie v Ecoli. Mut S proteín rozpoznáva sedem z ôsmich možných párov párov nesprávnych párov s výnimkou C: C a viaže sa na mieste nesúladu v duplexnej DNA. S viazanými ATP sa Mut L a Mut S pripoja k komplexu neskôr. Komplex translokuje niekoľko tisíc párov báz ďalej, kým nenájde hemimethylovaný GATC motív. Spiaca nukleázová aktivita proteínu Mut H sa aktivuje, akonáhle nájde hemimethylovaný GATC motív. Štiepi nemetylované vlákno DNA a zanecháva na nukleotide G 5 'nick nemetylovaného motívu GATC (novo syntetizovaný reťazec DNA). Potom rovnaké vlákno na druhej strane nesúladu prezuje Mut H. Vo zvyšných krokoch kolektívne pôsobenie proteínu helikázy Uvr D, Mut U, SSB a exonukleázy I vylučuje nesprávny nukleotid v jednovláknovom reťazci DNA. Medzera, ktorá sa vytvorí pri excízii, je vyplnená DNA polymerázou III a utesnená ligázou. Podobný systém možno identifikovať u myší a ľudí. Mutácia humánneho hMLH1, hMSH1 a hMSH2 sa podieľa na dedičnej nepolypóznej rakovine hrubého čreva, ktorá dereguluje bunkové delenie buniek hrubého čreva.
Obrázok 02: Oprava nezhody
Aký je rozdiel medzi Mismatch Repair a Nucleotide Excision Repair?
Rozdielny článok v strede pred tabuľkou
Oprava nesúladu vs Oprava nukleotidovej excízie |
|
| Systém opravy nesúladu sa vyskytuje počas post-replikácie. | Toto sa podieľa na odstraňovaní dimérov pyrimidínu v dôsledku UV žiarenia a ďalších lézií DNA v dôsledku chemického aduktu. |
| Enzýmy | |
| Katalyzuje ho Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB a exonukleáza I. | Je katalyzovaný enzýmami Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metylácia | |
| Je nevyhnutné zahájiť reakciu. | Na zahájenie reakcie nie je potrebná metylácia DNA. |
| Pôsobenie enzýmov | |
| Mut H je endonukleáza. | Uvr B a Uvr C sú exonukleázy. |
| Príležitost | |
| Toto sa deje konkrétne počas replikácie. | Stáva sa to pri vystavení UV alebo chemickým mutagénom, nie počas replikácie |
| Zachovanie | |
| Je vysoko konzervovaný | Nie je veľmi konzervovaný. |
| Vypĺňanie medzier | |
| Robí sa to pomocou DNA polymerázy III. | Robí to DNA polymeráza I. |
Zhrnutie - Oprava nesúladu vs Oprava nukleotidovej excízie
Nesprávna oprava (MMR) a Nucleotide excision repair (NER) sú dva mechanizmy, ktoré prebiehajú v bunke s cieľom napraviť poškodenia a skreslenia DNA, ktoré spôsobujú rôzne látky. Súhrnne sa nazývajú mechanizmy opravy DNA. Oprava nukleotidovej excízie opravuje modifikované poškodenia nukleotidov, zvyčajne také významné poškodenia dvojitej špirály DNA, ku ktorým dochádza v dôsledku vystavenia UV žiareniu a chemickým aduktom. Nesprávne opravné proteíny rozpoznávajú nesprávny nukleotid, excidujú ho a nahradia správnym nukleotidom. Tento proces je zodpovedný za konečný stupeň presnosti počas replikácie.
