Forskellen mellem reparation af uoverensstemmelser og nukleotid-excision

Nøgleforskel - Reparation af uoverensstemmelser vs eksplosion af nukleotider
 

Tit og tusinder af DNA-skader opstår i cellen pr. Dag. Det inducerer ændringer i celleprocesserne såsom replikation, transkription såvel som cellens levedygtighed. I nogle tilfælde kan mutationer forårsaget af disse DNA-skader føre til skadelige sygdomme som kræftformer og aldringsrelaterede syndromer (fx: Progeria). Uanset disse skader initierer cellen en stærkt organiseret kaskadereparationsmekanisme kaldet DNA-skaderesponser. Flere DNA-reparationssystemer er blevet identificeret i det cellulære system; disse er kendt som Base excision-reparation (BER), Mismatch-reparation (MMR), Nucleotide excision-reparation (NER), reparation af dobbeltstrengbrud. Nukleotid-excisionsreparation er et yderst alsidigt system, der genkender voluminøs DNA-læsioner i forvrængning af helix og fjerner dem. På den anden side erstatter fejlparringsreparation forkert inkorporerede baser under replikering. Den vigtigste forskel mellem reparation af uoverensstemmelse og nukleotid-excision er den nukleotid-excisionsreparation (NER) bruges til at fjerne pyrimidindimerer dannet ved UV-bestråling og voluminøse helix-læsioner forårsaget af kemiske addukter, mens fejlparringsreparationssystem spiller en vigtig rolle i korrigering af forkert inkorporerede baser, der er undgået fra replikationsenzymer (DNA-polymerase 1) under postreplikation. Ud over uoverensstemmende baser kan MMR-systemproteiner også reparere insertions / deletions-loops (IDL), som er resultater af polymeraseslipage under replikation af gentagne DNA-sekvenser.

INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er Mismatch Repair
3. Hvad er reparation af nukleotid excision
4. Sammenligning side om side - Reparation af uoverensstemmelser vs excision af nukleotid
5. Resume

Hvad er reparation af nukleotid excision?

Det mest markante træk ved nukleotid-excisionsreparation er, at det reparerer de modificerede nukleotidskader forårsaget af betydelige forvrængninger i DNA-dobbelthelix. Det observeres i næsten alle organismer, der er undersøgt opdateret. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinuclease) Uvr D (en helikase) er de bedst kendte enzymer involveret i NER, som udløser reparation af DNA i modelorganismen Ecoli. Uvr ABC-multi-underenheder enzymkompleks producerer Uvr A, Uvr B, Uvr C polypeptider. De gener, der er kodet for ovennævnte polypeptider, er uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A og B enzymer genkender kollektivt den skadesinducerede forvrængning, der er forårsaget af DNA-dobbelt helix, såsom pyrimidindimmere på grund af UV-bestråling. Uvr A er et ATPase-enzym, og dette er en autokatalytisk reaktion. Derefter forlader Uvr A DNA, medens Uvr BC-kompleks (aktiv nuclease) spalter DNA'et på begge sider af skaden, der katalyseres af ATP. Et andet protein, der kaldes Uvr D kodet af uvrD-genet, er et helikase II-enzym, der afvikler DNA'et, der er resultatet af frigivelse af enkeltstrenget beskadiget DNA-segment. Dette efterlader et hul i DNA-helixen. Efter at det beskadigede segment er udskåret, forbliver et 12-13 nukleotidgap i DNA-strengen. Dette fyldes op af DNA-polymerase-enzymet I, og nicket forsegles med DNA-ligasen. ATP kræves i tre trin i denne reaktion. NER-mekanismen kan også identificeres hos de pattedyrlignende mennesker. Hos mennesker skyldes hudtilstanden, der kaldes Xeroderma pigmentosum, DNA-dimerer forårsaget af UV-bestråling. Generene XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF og XPG producerer proteiner til erstatning af DNA-skader. Proteinerne fra generne XPA, XPC, XPE, XPF og XPG har nuclease-aktiviteten. På den anden side viser proteinerne fra XPB og XPD gener helikase-aktiviteten, som er analog til Uvr D i E coli.

Figur 01: Nukleotid excision reparation

Hvad er Mismatch Repair?

Fejlpasningsreparationssystemet initieres under DNA-syntese. Selv med den funktionelle € underenhed tillader DNA-polymerase III inkorporering af et forkert nukleotid til syntesen hver 10.⁸ basepar. Mismatch-reparationsproteiner genkender dette nukleotid, skærer det og erstatter det med det rigtige nukleotid, der er ansvarlig for den endelige grad af nøjagtighed. DNA-methylering er centralt for MMR-proteiner til at genkende den overordnede streng 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 moderstrengens adenin-nukleotid i GATC-motiv allerede methyleret. MMR-proteiner genkender den nyligt syntetiserede streng ved denne forskel fra den overordnede streng og starter uoverensstemmelsesreparation i en nyligt syntetiseret streng, inden den bliver methyleret. MMR-proteinerne dirigerer deres reparationsaktivitet til at udskære det forkerte nukleotid, før den nyligt replikerede DNA-streng bliver methyleret. Enzymerne Mut H, Mut L og Mut S kodet af gener 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 sig på stedet for misparring i dupleks-DNA. Med bundne ATP'er slutter Mut L og Mut S sig til komplekset senere. Komplekset translokerer nogle få tusinde basepar væk, indtil det finder et hæmimethyleret GATC-motiv. Den sovende nukleaseaktivitet af Mut H-protein aktiveres, når det finder et hæmimethyleret GATC-motiv. Det spalter den ikke-methylerede DNA-streng, hvilket efterlader et 5'-nick ved G-nukleotid af ikke-methyleret GATC-motiv (nyligt syntetiseret DNA-streng). Derefter krydses den samme streng på den anden side af uoverensstemmelsen af ​​Mut H. I resten af ​​trinene er U kolle D's kollektive handlinger et helikaseprotein, Mut U, SSB og exonuclease. Jeg skærer det forkerte nukleotid i den enkeltstrengede DNA. Gabet, der dannes i excisionen, 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-polyposis tyktarmskræft, der deregulerer celledelingen i colonceller.

Figur 02: Reparation af uoverensstemmelser

Hvad er forskellen mellem Mismatch Repair og Nucleotide Excision Repair?

Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair
Uoverensstemmelsesreparationssystem opstår under efterreplikationen.	Dette er involveret i fjernelse af pyrimidindimerer på grund af U.V bestråling og andre DNA-læsioner på grund af kemisk addukt.
Enzymer
Det katalyseres af Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB og exonuclease I.	Det katalyseres af Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD enzymer.
methylering
Det er centralt at indlede reaktionen.	DNA-methylering er ikke påkrævet for at starte reaktionen.
Handling af enzymer
Mut H er en endonuklease.	Uvr B og Uvr C er exonukleaser.
Lejlighed
Dette sker specifikt under replikering.	Dette sker, når de udsættes for U.V eller kemiske mutagener, ikke under replikation
Bevarelse
Det er stærkt konserveret	Det er ikke meget konserveret.
Mellemrumsfyldning
Det gøres ved hjælp af DNA-polymerase III.	Det gøres ved hjælp af DNA-polymerase I.

Sammendrag - Reparation af uoverensstemmelser vs nukleotid excision

Mismatch-reparation (MMR) og Nucleotide excision-reparation (NER) er to mekanismer, der finder sted i cellen for at afhjælpe DNA-skader og forvrængninger, der er forårsaget af forskellige midler. Disse kaldes kollektivt som DNA-reparationsmekanismer. Nukleotid-excisionsreparation reparerer de modificerede nukleotidskader, typisk de betydelige skader på den dobbelte DNA-helix, der opstår på grund af udsættelse for U.V bestråling og kemiske addukter. Uoverensstemmelsesreparationsproteiner genkender det forkerte nukleotid, skærer det og erstatter det med korrekt nukleotid. Denne proces er ansvarlig for den endelige grad af nøjagtighed under replikering.

Reference:
1.Cooper, Geoffrey M. “DNA Repair.” Cellen: En molekylær tilgang. 2. udgave.U.S. Nationalbiblioteket for medicin, 1. januar 1970. Web. 9. mar. 2017.
2. ”Mekanismer og funktioner ved reparation af DNA-misforhold.” Celleforskning. U.S. National Library of Medicine, n.d. Web. 9. mar. 2017.

Billede høflighed:
1. “Nucleotide Excision Repair-journal.pbio.0040203.g001” Af Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC BY 2.5) via Commons Wikimedia
2. “DNA mismatch repair Ecoli” Af Kenji Fukui - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia