Diferența cheie - Repararea nepotrivirii față de repararea exciziei de nucleotide
Zeci și mii de daune ADN apar în celulă pe zi. Induce modificări ale proceselor celulare, cum ar fi replicarea, transcrierea, precum și viabilitatea celulei. În unele cazuri, mutațiile cauzate de aceste leziuni ale ADN-ului pot duce la boli dăunătoare, cum ar fi cancerele și sindroamele asociate îmbătrânirii (de exemplu: Progeria). Indiferent de aceste daune, celula inițiază un mecanism de reparare în cascadă foarte organizat numit răspunsuri la deteriorarea ADN-ului. Au fost identificate mai multe sisteme de reparare a ADN-ului în sistemul celular; acestea sunt cunoscute sub numele de Repararea exciziei de bază (BER), Repararea nepotrivirii (MMR), Repararea exciziei nucleotidice (NER), Repararea pauzei cu două fire. Repararea exciziei nucleotidice este un sistem extrem de versatil care recunoaște leziunile voluminoase ale ADN-ului și distruge helixul. Pe de altă parte, repararea nepotrivirii înlocuiește bazele încorporate greșit în timpul replicării. Diferența esențială între repararea nepotrivirii și repararea exciziei de nucleotide este că repararea exciziei de nucleotide (NER) este utilizată pentru a elimina dimerii pirimidinici formați prin iradiere UV și leziunile voluminoase ale helixului cauzate de aducti chimici, în timp ce sistemul de reparare a nepotrivirii joacă un rol important în corectarea bazelor necorporate care au a scăpat de enzimele de replicare (ADN polimeraza 1) în timpul postreplicării. În plus față de bazele nepotrivite, proteinele din sistemul MMR pot repara și buclele de inserții / ștergeri (IDL) care sunt rezultatele alunecării polimerazei în timpul replicării secvențelor repetate de ADN.
CUPRINS
1. Prezentare generală și diferența cheie
2. Ce este repararea nepotrivirii
3. Ce este repararea exciziei de nucleotide
4. Comparație alăturată - Repararea nepotrivirii vs Repararea exciziei de nucleotide
5. Rezumat
Ce este repararea exciziei de nucleotide?
Cea mai distinsă caracteristică a reparării exciziei de nucleotide este că repară daunele modificate ale nucleotidelor cauzate de distorsiuni semnificative în dubla helix a ADN-ului. Se observă în aproape toate organismele care au fost examinate până în prezent. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleaze) Uvr D (o helicază) sunt cele mai cunoscute enzime implicate în NER care declanșează repararea ADN-ului în organismul model Ecoli. Complexul enzimatic multi-subunități Uvr ABC produce polipeptidele Uvr A, Uvr B, Uvr C. Genele codificate pentru polipeptidele menționate mai sus sunt uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A și enzimele B recunosc colectiv distorsiunea indusă de distrugerea cauzată dublei spirale ADN, cum ar fi regulatoarele de pirimidină datorate iradierii UV. Uvr A este o enzimă ATPază și aceasta este o reacție autocatalitică. Apoi, Uvr A părăsește ADN-ul, în timp ce complexul Uvr BC (nuclează activă) clivează ADN-ul în ambele părți ale daunelor catalizate de ATP. O altă proteină numită Uvr D codificată de gena uvrD este o enzimă helicază II care desfășoară ADN-ul care rezultă din eliberarea segmentului de ADN deteriorat monocatenar. Acest lucru lasă un gol în helixul ADN. După ce segmentul deteriorat a fost excizat, un spațiu de 12-13 nucleotide rămâne în catena de ADN. Aceasta este umplută de enzima ADN polimerază I, iar porțiunea este sigilată de ADN ligaza. ATP este necesar în trei etape ale acestei reacții. Mecanismul NER poate fi identificat și la omul de tip mamifer. La om, afecțiunea pielii numită Xeroderma pigmentosum se datorează dimerilor ADN cauzate de iradierea UV. Genele XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF și XPG produc proteine pentru a înlocui deteriorarea ADN-ului. Proteinele genelor XPA,XPC, XPE, XPF și XPG au activitate de nuclează. Pe de altă parte, proteinele genelor XPB și XPD prezintă activitatea helicazei care este analogă cu Uvr D în E coli.
Figura 01: Repararea exciziei de nucleotide
Ce este repararea nepotrivirii?
Sistemul de reparare a nepotrivirii este inițiat în timpul sintezei ADN-ului. Chiar și cu subunitatea funcțională €, ADN polimeraza III permite încorporarea unei nucleotide greșite pentru sinteză la fiecare 10 8Perechi de baze. Proteinele reparatoare care nu corespund recunosc această nucleotidă, o accizează și o înlocuiesc cu nucleotida corectă responsabilă pentru gradul final de precizie. Metilarea ADN-ului este esențială pentru proteinele MMR pentru a recunoaște catena mamă din catena nou sintetizată. Metilarea nucleotidei adeninei (A) într-un motiv GATC al unei catene nou sintetizate este puțin întârziată. Pe de altă parte, nucleotida adenină a catenei părinte în motiv GATC s-a metilat deja. Proteinele MMR recunosc catena nou sintetizată prin această diferență față de catena mamă și încep repararea nepotrivirii într-o catena nou sintetizată înainte ca aceasta să fie metilată. Proteinele MMR își îndreaptă activitatea de reparare pentru a exciza nucleotida greșită înainte ca firul de ADN nou reprodus să fie metilat. Enzimele Mut H, Mut L și Mut S codificate de gene mut H, mut L,mut S catalizează aceste reacții în Ecoli. Proteina Mut S recunoaște șapte din opt posibile perechi de baze de nepotrivire, cu excepția C: C, și se leagă la locul nepotrivirii în ADN-ul duplex. Cu ATP-uri legate, Mut L și Mut S se alătură complexului mai târziu. Complexul translocează câteva mii de perechi de baze distanță până când găsește un motiv GATC hemimetilat. Activitatea latentă de nuclează a proteinei Mut H este activată odată ce găsește un motiv GATC hemimetilat. El scindă catena de ADN nemetilat lăsând un nick de 5 ′ la nucleotida G cu motiv GATC nemetilat (catena de ADN nou sintetizată). Apoi, aceeași catenă de cealaltă parte a nepotrivirii este tăiată de Mut H. În restul pașilor, acțiunile colective ale proteinei Uvr D helicază, Mut U, SSB și exonuclează I excizează nucleotida incorectă în monocatenă. ADN. Decalajul care se formează în excizie este umplut de ADN polimeraza III și sigilat de ligază. Un sistem similar poate fi identificat la șoareci și oameni. Mutația hMLH1 umană, hMSH1 și hMSH2 sunt implicate în cancerul de colon ereditar nonpolipozic care dereglează diviziunea celulară a celulelor colonului.
Figura 02: Repararea nepotrivirii
Care este diferența dintre Repararea nepotrivirii și Repararea exciziei de nucleotide?
Difuzarea articolului din mijloc înainte de tabel
Repararea nepotrivirii față de repararea exciziei de nucleotide |
|
| Sistemul de reparare a nepotrivirii are loc în timpul post-replicării. | Acest lucru este implicat în îndepărtarea dimerilor de pirimidină din cauza iradierii UV și a altor leziuni ale ADN datorită aductului chimic. |
| Enzime | |
| Este catalizat de Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB și exonuclează I. | Este catalizat de enzimele Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metilare | |
| Este esențial să inițiezi reacția. | Metilarea ADN-ului nu este necesară pentru inițierea reacției. |
| Acțiunea enzimelor | |
| Mut H este o endonuclează. | Uvr B și Uvr C sunt exonucleaze. |
| Ocazie | |
| Acest lucru se întâmplă în mod specific în timpul replicării. | Acest lucru se întâmplă atunci când este expus la mutageni UV sau chimici, nu în timpul replicării |
| Conservare | |
| Este foarte conservat | Nu este foarte conservat. |
| Umplerea lacunelor | |
| Se face prin ADN polimeraza III. | Se face prin ADN polimeraza I. |
Rezumat - Repararea nepotrivirii față de repararea exciziei de nucleotide
Repararea nepotrivirii (MMR) și repararea exciziei nucleotidice (NER) sunt două mecanisme care au loc în celulă pentru a remedia deteriorările ADN și distorsiunile cauzate de diferiți agenți. Acestea sunt denumite în mod colectiv ca mecanisme de reparare a ADN-ului. Repararea exciziei nucleotidice repară deteriorările nucleotidice modificate, de obicei acele daune semnificative ale dublei spirale ADN care se întâmplă din cauza expunerii la iradiere UV și aducte chimice. Proteinele reparatoare care nu corespund recunosc nucleotida greșită, o accizează și o înlocuiesc cu nucleotida corectă. Acest proces este responsabil pentru gradul final de precizie în timpul replicării.
