Razlika med Mismatch Repair in Nucleotide Excision Repair

Ključna razlika - popravilo neusklajenosti v primerjavi z nukleotidnimi popravki natančnosti
 

V celici na dan pride na desetine in tisoč poškodb DNK. Povzroči spremembe v celičnih procesih, kot so razmnoževanje, prepisovanje in tudi sposobnost preživetja celice. V nekaterih primerih lahko mutacije, ki jih povzročijo poškodbe DNK, vodijo do škodljivih bolezni, kot so rak in sindromi, povezani s staranjem (npr. Progeria). Ne glede na te poškodbe celica sproži visoko organiziran mehanizem popravljanja kaskade, imenovan odzivi na poškodbe DNK. V celičnem sistemu je bilo ugotovljenih več sistemov za popravljanje DNK; ti so znani kot popravilo osnovne ekscizije (BER), popravilo neskladja (MMR), popravilo nukleotidnih izrezov (NER), popravilo z dvojnimi prameni. Popravljanje nukleotidnih ekscizij je zelo vsestranski sistem, ki prepozna obsežne helikonske popačke DNA lezij in jih odstrani. Po drugi strani popravilo neusklajenosti nadomesti napačno vključene podlage med podvajanjem. Ključna razlika med popravkom neusklajenosti in popravkom nukleotidne ekscizije je v tem nukleotidno saniranje (NER) se uporablja za odstranjevanje dimerjev pirimidina, ki nastanejo zaradi UV-obsevanja in obsežnih lezij vijačnic, ki jih povzročajo kemični adukti, medtem ko ima sistem za popravilo neusklajenosti pomembno vlogo pri popravljanju napačno združenih baz, ki so ušli iz replikacijskih encimov (DNK polimeraza 1) med postreplikacijo. Poleg neskladnih baz beljakovine sistema MMR lahko tudi popravijo zanke za vstavitev / brisanje (IDL), ki so rezultat zdrsa polimeraze med podvajanjem ponavljajočih se sekvenc DNA.

VSEBINA
1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je popravilo neskladja
3. Kaj je Nucleotide Excision Repair
4. Primerjava ob strani - Popravilo neskladja proti Nucleotide Excision Repair
5. Povzetek

Kaj je popravilo Nucleotide Excision?

Najbolj prepoznavna značilnost popravljanja nukleotidne ekscizije je, da popravi spremenjene nukleotidne poškodbe, ki jih povzročijo pomembna izkrivljanja dvojne vijačnice DNA. Opažamo ga pri skoraj vseh pregledanih organizmih. Uvr A, Uvr B, Uvr C (izvlečki) Uvr D (helikaza) so najbolj znani encimi, vključeni v NER, ki sprožijo obnovo DNK v modelnem organizmu Ecoli. Encimski kompleks podvrsta Uvr ABC proizvaja polipeptide Uvr A, Uvr B, Uvr C. Geni, kodirani za zgoraj omenjene polipeptide, so uvr A, uvr B, uvr C. Encima Uvr A in B skupaj prepoznavata popačenje, ki ga povzroči škoda, ki jo povzroči dvojna vijačnica DNA, kot so pirimidinski zatemnilniki zaradi obsevanja. Uvr A je encim ATPaze in to je avtokatalizna reakcija. Nato Uvr A zapusti DNK, medtem ko kompleks Uvr BC (aktivna nukleaza) cepi DNK na obeh straneh škode, ki jo je katalizirala ATP. Drug protein, imenovan Uvr D, kodiran z uvrD genom, je encim helikaza II, ki odvije DNK, ki je posledica sproščanja enojnega verižnega poškodovanega segmenta DNK. To pušča vrzel v spirali DNK. Po odseku poškodovanega segmenta ostane 12 do 13 nukleotidnih vrzeli v verigi DNK. To napolni encim DNA polimeraza I, vzdevek pa zapre z ligazo DNA. ATP je potreben v treh korakih te reakcije. Mehanizem NER lahko prepoznamo tudi pri sesalcih. 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, da nadomestijo poškodbe DNK. Proteini genov XPA, XPC, XPE, XPF in XPG imajo nukleazno aktivnost. Po drugi strani pa beljakovine genov XPB in XPD kažejo helikazno aktivnost, ki je analogna Uvr D v E coli.

Slika 01: Popravilo nukleotidne natančnosti

Kaj je popravilo neskladja?

Sistem za popravilo neusklajenosti se sproži med sintezo DNK. Tudi s funkcionalno podenoto € DNA polimeraza III omogoča vgradnjo napačnega nukleotida za sintezo vsakih 10⁸ osnovni pari. Proteini, ki popravljajo neskladje, prepoznajo ta nukleotid, ga izločijo in nadomeščajo s pravilnim nukleotidom, ki je odgovoren za končno stopnjo natančnosti. Metilacija DNA je glavna za MMR proteine, da prepoznajo matični niz iz novo sintetiziranega niza. Metilacija adeninskega (A) nukleotida v GATC motivu na novo sintetiziranega niza se nekoliko zavleče. Po drugi strani je matični pramen adeninskih nukleotidov v GATC motivu že metiliran. MMR proteini prepoznajo novo sintetizirano nit po tej razliki od matičnega in začnejo popravljati neusklajenost v novo sintetiziranem nizu, preden se metilira. Proteini MMR usmerjajo svojo popravljalno aktivnost, da izsekajo napačen nukleotid, preden se novo replicirani 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. Mut S protein prepozna sedem od osmih možnih neskladnih baznih parov, razen za C: C in se veže na mestu neusklajenosti v dupleksni DNK. Z zavezanimi ATP-ji se Mut L in Mut S pridružijo kompleksu kasneje. Kompleks locira nekaj tisoč baznih parov daleč, dokler ne najde hemimetiliranega GATC motiva. Neaktivna nukleazna aktivnost proteina Mut H se aktivira, ko najde motiv hemimetiliranega GATC. Odcepi nemetilirani pramen DNA in pusti 5 'vzdevek na G nukleotidu nemetiliranega GATC motiva (na novo sintetizirani veriga DNA). Nato isti pramen na drugi strani neusklajenosti vzklikne Mut H. V preostalih korakih s skupnimi dejanji Uvr D proteina helikaze, Mut U, SSB in eksonukleaze zarežem napačen nukleotid v enojni verigi. DNK. Vrzel, ki nastane pri izrezu, zapolni DNA polimeraza III in zapečati z ligazo. Podoben sistem lahko prepoznamo pri miših in ljudeh. Mutacija človeških hMLH1, hMSH1 in hMSH2 sodeluje pri dednem raku debelega črevesa, ki nepolitizira, kar deregulira celično delitev celic debelega črevesa..

Slika 02: Popravilo neskladja

Kakšna je razlika med Mismatch Repair in Nucleotide Excision Repair?

Popravilo neskladja v primerjavi z nukleotidnimi popravki natančnosti
Sistem za popravilo neusklajenosti se pojavi med post-replikacijo.	To sodeluje pri odstranjevanju dimerjev pirimidina zaradi U.V obsevanja in drugih lezij DNK zaradi kemičnega adukta.
Encimi
Katalizirajo ga Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB in eksonukleaza I.	Katalitirajo ga encimi Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD.
Metilacija
Ključno je začeti reakcijo.	Metilacija DNA ni potrebna za začetek reakcije.
Delovanje encimov
Mut H je endonukleaza.	Uvr B in Uvr C sta eksonukleazi.
Priložnost
To se zgodi posebej med podvajanjem.	To se zgodi, kadar smo izpostavljeni U.V ali kemičnim mutagenom, ne pa med podvajanjem
Ohranjanje
Je zelo ohranjen	Ni zelo ohranjen.
Zapolnitev vrzeli
Izvaja ga DNK polimeraza III.	Izvaja ga DNK polimeraza I.

Povzetek - Popravilo neskladja v primerjavi z nukleotidnimi popravki natančnosti

Popravilo neskladja (MMR) in sanacija ekscesije nukleotidov (NER) sta dva mehanizma, ki delujeta v celici, da bi odpravili poškodbe in popačenja DNK, ki jih povzročajo različni povzročitelji. Ti so skupaj imenovani mehanizmi popravljanja DNK. Popravljanje nukleotidnih popravkov popravi spremenjene nukleotidne poškodbe, običajno tiste pomembne poškodbe dvojne vijačnice DNA, ki se zgodijo zaradi izpostavljenosti U.V obsevanju in kemičnim aduktomom. Proteini, ki popravljajo neskladje, prepoznajo napačen nukleotid, ga izločijo in ga nadomestijo s pravilnim nukleotidom. Ta postopek je odgovoren za končno stopnjo natančnosti med podvajanjem.

Referenca:
1. Cooper, Geoffrey M. "Popravilo DNK." Celica: Molekularni pristop. 2. izdaja.U.S. Nacionalna medicinska knjižnica, 01. januarja 1970. Splet. 09. mar. 2017.
2. "Mehanizmi in funkcije popravljanja neskladja DNK." Raziskave celic. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica, n.d. Splet. 09. mar. 2017.

Vljudnost slik:
1. "Nucleotide Excision Repair-journal.pbio.0040203.g001" avtorice Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC BY 2.5) prek Commons Wikimedia
2. "Odpravljanje neskladnosti DNK Ecoli" avtor Kenji Fukui - (CC BY 4.0) prek Commons Wikimedia