Klíčový rozdíl - Oprava nesouladu vs. Oprava nukleotidové excize
V buňce denně dochází k desítkám a tisícům poškození DNA. Indukuje změny buněčných procesů, jako je replikace, transkripce i životaschopnost buňky. V některých případech mohou mutace způsobené těmito poškozeními DNA vést k škodlivým onemocněním, jako jsou rakoviny a syndromy spojené se stárnutím (např. Progeria). Bez ohledu na tato poškození buňka iniciuje vysoce organizovaný mechanismus kaskádové opravy, který se nazývá reakce poškození DNA. V buněčném systému bylo identifikováno několik opravných systémů DNA; jsou známé jako Base excision repair (BER), Mismatch repair (MMR), Nucleotide excision repair (NER), Double strand break repair. Nucleotide excision repair je vysoce univerzální systém, který rozpoznává objemné poškození šroubovice zkreslení DNA a odstraňuje je. Na druhou stranu oprava nesouladu nahradí nesprávně začleněné báze během replikace. Klíčovým rozdílem mezi opravou nesprávného párování a opravou nukleotidové excize je to, že oprava nukleotidové excize (NER) se používá k odstranění pyrimidinových dimerů vytvořených UV zářením a objemných lézí šroubovice způsobených chemickými adukty, zatímco systém opravy nesprávné shody hraje důležitou roli při opravě nesprávně zabudovaných bází, které mají během postreplikace unikl z replikačních enzymů (DNA polymeráza 1). Kromě neodpovídajících bází mohou proteiny systému MMR také opravit smyčky inzerce / delece (IDL), které jsou výsledkem prokluzu polymerázy během replikace opakovaných sekvencí DNA.
OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je Neshoda Opravy
3. Co je Nucleotide Excision Repair
4. Porovnání vedle sebe - Neshoda Opravy vs Nucleotide Excision Repair
5. Shrnutí
Co je Nucleotide Excision Repair?
Nejvýraznějším rysem opravy excizí nukleotidů je, že opravuje modifikovaná poškození nukleotidů způsobená významnými zkresleními v dvojité šroubovici DNA. Je pozorován téměř u všech organismů, které byly dosud zkoumány. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinuclease) Uvr D (helikáza) jsou nejznámější enzymy podílející se na NER, které spouští opravu DNA v modelovém organismu Ecoli. Komplex enzymů Uvr ABC s více podjednotkami produkuje polypeptidy Uvr A, Uvr B, Uvr C. Geny kódované pro výše uvedené polypeptidy jsou uvr A, uvr B, uvr C. Enzymy Uvr A a B společně rozpoznávají poškození indukované zkreslením, které je způsobeno dvojitou šroubovicí DNA, jako jsou pyrimidinové stmívače v důsledku UV záření. Uvr A je enzym ATPázy a jedná se o autokatalytickou reakci. Poté Uvr A opouští DNA, zatímco komplex Uvr BC (aktivní nukleáza) štěpí DNA na obou stranách poškození, které je katalyzováno ATP. Další protein zvaný Uvr D kódovaný genem uvrD je enzym helikázy II, který odvíjí DNA, která je výsledkem uvolnění jednovláknového poškozeného segmentu DNA. To zanechává mezeru v šroubovici DNA. Po vyříznutí poškozeného segmentu zůstává ve vlákně DNA 12-13 nukleotidová mezera. To je naplněno enzymem DNA polymerázy I a nick je utěsněn DNA ligázou. ATP je vyžadován ve třech krocích této reakce. Mechanismus NER lze identifikovat také u lidí podobných savcům. U lidí je stav kůže nazývaný Xeroderma pigmentosum způsoben dimery DNA způsobenými UV zářením. Geny XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF a XPG produkují proteiny, které nahrazují poškození DNA. Proteiny genů XPA,XPC, XPE, XPF a XPG mají aktivitu nukleázy. Na druhé straně proteiny genů XPB a XPD ukazují aktivitu helikázy, která je analogická s Uvr D v E. coli.
Obrázek 01: Oprava nukleotidové excize
Co je Oprava nesouladu?
Systém opravy nesouladu je zahájen během syntézy DNA. I s funkční podjednotkou € umožňuje DNA polymeráza III zabudování nesprávného nukleotidu pro syntézu každých 108základní páry. Nesprávné opravné proteiny rozpoznávají tento nukleotid, excidují ho a nahrazují správným nukleotidem odpovědným za konečný stupeň přesnosti. Methylace DNA je klíčová pro MMR proteiny, aby rozpoznaly rodičovské vlákno z nově syntetizovaného vlákna. Metylace adeninového (A) nukleotidu v GATC motivu nově syntetizovaného řetězce je trochu zpožděna. Na druhé straně, mateřský řetězec adeninového nukleotidu v GATC motivu již methyloval. MMR proteiny rozpoznávají nově syntetizované vlákno podle tohoto rozdílu od mateřského vlákna a začínají opravu nesouladu v nově syntetizovaném vláknu dříve, než se dostane methylovaný. Proteiny MMR směřují svou opravnou aktivitu k vyříznutí nesprávného nukleotidu dříve, než se nově replikovaný řetězec DNA methyluje. Enzymy Mut H, Mut L a Mut S kódované geny mut H, mut L,mut S katalyzuje tyto reakce v Ecoli. Mut S protein rozpoznává sedm z osmi možných párů párů bází s výjimkou C: C a váže se na místo nesouladu v duplexní DNA. S vázanými ATP se Mut L a Mut S připojí ke komplexu později. Komplex přemisťuje několik tisíc párů bází pryč, dokud nenajde hemimethylovaný motiv GATC. Spící nukleázová aktivita proteinu Mut H se aktivuje, jakmile najde hemimethylovaný GATC motiv. Štěpí nemetylovaný řetězec DNA, přičemž na G nukleotidu ponechá 5 'nick nemetylovaného motivu GATC (nově syntetizovaný řetězec DNA). Potom stejné vlákno na druhé straně neshody prořízne Mut H. Ve zbývajících krocích kolektivní akce Uvr D a proteinu helikázy, Mut U, SSB a exonukleázy I excidují nesprávný nukleotid v jednořetězcovém DNA. Mezera, která se vytvoří při excizi, je vyplněna DNA polymerázou III a utěsněna ligázou. Podobný systém lze identifikovat u myší a lidí. Mutace lidského hMLH1, hMSH1 a hMSH2 se účastní dědičné nepolypózní rakoviny tlustého střeva, která dereguluje buněčné dělení buněk tlustého střeva.
Obrázek 02: Oprava nesouladu
Jaký je rozdíl mezi Mismatch Repair a Nucleotide Excision Repair?
Rozdílný článek uprostřed před tabulkou
Oprava nesouladu vs Oprava nukleotidové excize |
|
| Systém opravy nesouladu nastane během post-replikace. | Jedná se o odstranění dimerů pyrimidinu v důsledku UV záření a dalších lézí DNA v důsledku chemického aduktu. |
| Enzymy | |
| Je katalyzován Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB a exonukleázou I. | Je katalyzován enzymy Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Methylace | |
| Zahájení reakce je klíčové. | K zahájení reakce není methylace DNA nutná. |
| Akce enzymů | |
| Mut H je endonukleáza. | Uvr B a Uvr C jsou exonukleázy. |
| Příležitost | |
| K tomu dochází konkrétně během replikace. | K tomu dochází při vystavení UV nebo chemickým mutagenům, ne během replikace |
| Zachování | |
| Je vysoce konzervativní | Není příliš konzervovaný. |
| Vyplnění mezer | |
| To se provádí pomocí DNA polymerázy III. | Děje se to pomocí DNA polymerázy I. |
Shrnutí - Neshoda Opravy vs Nucleotide Excision Repair
Oprava nesouladu (MMR) a Nucleotide excision repair (NER) jsou dva mechanismy, které probíhají v buňce za účelem nápravy poškození DNA a zkreslení způsobených různými látkami. Ty se souhrnně nazývají jako opravné mechanismy DNA. Nukleotidová excizní oprava opravuje modifikovaná poškození nukleotidů, obvykle ta významná poškození dvojité šroubovice DNA, ke kterým dochází v důsledku vystavení UV záření a chemickým aduktům. Nesprávné opravné proteiny rozpoznávají nesprávný nukleotid, excidují ho a nahradí správným nukleotidem. Tento proces je zodpovědný za konečný stupeň přesnosti během replikace.
