Rozdiel medzi opravou chybných párov a opravou excízie nukleotidov

Kľúčový rozdiel - Oprava nesúladu vs Oprava vyrezania nukleotidov
 

Denne sa v bunke 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 poškodením 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 nazývaný reakcie poškodenia DNA. V bunkovom systéme bolo identifikovaných niekoľko systémov na opravu DNA; tieto sú známe ako oprava základnou excíziou (BER), oprava nesúladu (MMR), oprava excízia nukleotidov (NER), oprava dvojreťazcového prerušenia. Oprava nukleotidovej excízie je vysoko všestranný systém, ktorý rozpoznáva objemové deformácie DNA lézií DNA a odstraňuje ich. Na druhej strane oprava chybných párovaní nahrádza nesprávne vložené základne počas replikácie. Kľúčový rozdiel medzi opravou chybných párov a opravou nukleotidových excízií je ten Oprava nukleotidovej excízie (NER) sa používa na odstránenie pyrimidínových dimérov vytvorených UV ožiarením a objemnými helixovými léziami spôsobenými chemickými aduktami, zatiaľ čo systém na opravu chybných párov hrá dôležitú úlohu pri korekcii nesprávne začlenených báz, ktoré unikli z replikačných enzýmov (DNA polymeráza 1) počas postreplikácie. Okrem nezhodných báz môžu proteíny systému MMR tiež opravovať inzerčné / deléčné slučky (IDL), ktoré sú výsledkom sklzu polymerázy počas replikácie opakujúcich sa sekvencií DNA..

OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je Oprava nesúladu
3. Čo je nukleotidová excisná oprava
4. Porovnanie vedľa seba - Oprava nesúladu vs Oprava nukleotidovej excízie
5. Zhrnutie

Čo je nukleotidová excisná oprava?

Najvýraznejšou vlastnosťou nukleotidovej excíznej opravy je to, že opravuje modifikované nukleotidové poškodenia spôsobené významnými deformáciami dvojitej špirály DNA. Pozoruje sa takmer vo všetkých organizmoch, ktoré boli doteraz preskúmané. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinukleázy) Uvr D (helikáza) sú najznámejšie enzýmy zapojené do NER, ktoré spúšťajú opravu DNA v modelovom organizme Ecoli. Enzýmový komplex Uvr ABC s viacerými podjednotkami produkuje polypeptidy Uvr A, Uvr B, Uvr C. Gény kódované pre vyššie uvedené polypeptidy sú uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A a B enzýmy kolektívne rozpoznávajú poškodenie vyvolané skreslením, ktoré je spôsobené dvojitej špirále DNA, ako sú pyrimidínové diméry v dôsledku UV žiarenia. Uvr A je enzým ATPázy a jedná sa o autokatalytickú reakciu. Potom Uvr A opustí DNA, zatiaľ čo komplex Uvr BC (aktívna nukleáza) štiepi DNA na oboch stranách poškodenia, ktoré katalyzuje ATP. Ďalším proteínom nazývaným UvrD kódovaným génom uvrD je enzým helikáza II uvoľňujúci DNA, ktorá je výsledkom uvoľnenia jednoreťazcového poškodeného segmentu DNA. Toto ponecháva medzeru v DNA špirále. 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 je potrebný v troch krokoch tejto reakcie. Mechanizmus NER sa dá 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 nahrádzajú poškodenie DNA. Proteíny génov XPA, XPC, XPE, XPF a XPG majú nukleázovú aktivitu. Na druhej strane proteíny génov XPB a XPD ukazujú helikázovú aktivitu, ktorá je analógom Uvr D v E coli.

Obrázok 01: Oprava nukleotidovej excízie

Čo je Oprava nesúladu?

Systém opravy nezhody sa iniciuje počas syntézy DNA. Dokonca aj s funkčnou podjednotkou € umožňuje DNA polymeráza III zabudovanie nesprávneho nukleotidu pre syntézu každých 10⁸ párov báz. Nesprávne opravené proteíny rozpoznávajú tento nukleotid, excidujú ho a nahradia správnym nukleotidom zodpovedným za konečnú mieru presnosti. Metylácia DNA je rozhodujúca pre proteíny MMR na rozpoznanie rodičovského vlákna z novo syntetizovaného vlákna. Metylácia adenínového (A) nukleotidu v GATC motíve novo syntetizovaného vlákna je trochu oneskorená. Na druhej strane, nukleotidový adenínový nukleotid v motíve GATC už bol metylovaný. Proteíny MMR rozpoznávajú novo syntetizované vlákno týmto rozdielom od rodičovského vlákna a začínajú s opravou nezhody v novo syntetizovanom vlákne skôr, ako sa metylovaný. Proteíny MMR riadia svoju opravnú aktivitu, aby vyrezali nesprávny nukleotid skôr, ako sa novo replikovaný reťazec DNA metylovaný. Enzýmy Mut H, Mut L a Mut S kódované génmi mut H, mut L, mut S katalyzujú tieto reakcie v Ecoli. Mut S proteín rozpoznáva sedem z ôsmich možných párov báz s výnimkou C: C a viaže sa v mieste nesúladu v duplexnej DNA. S naviazanými ATP sa Mut L a Mut S pripoja k komplexu neskôr. Komplex translokuje niekoľko tisíc párov báz, kým nenájde hemimetylovaný motív GATC. Spiaca nukleázová aktivita proteínu Mut H sa aktivuje, keď nájde hemimetylovaný motív GATC. Štiepi nemetylovaný reťazec DNA a zanecháva 5 'nick na G nukleotide nemetylovaného GATC motívu (novo syntetizovaný reťazec DNA). Potom rovnaké vlákno na druhej strane nezhody je pomenované Mut H. Vo zvyšku krokov kolektívne pôsobenie Uvr D proteín helikázy, Mut U, SSB a exonukleáza I vyreže nesprávny nukleotid v jednovláknovom reťazci. DNA. Medzera, ktorá sa tvorí pri excízii, je vyplnená DNA polymerázou III a utesnená ligázou. Podobný systém možno identifikovať u myší a ľudí. Mutácia ľudského hMLH1, hMSH1 a hMSH2 sa podieľa na dedičnom nepolypóznom karcinóme hrubého čreva, ktorý dereguloval bunkové delenie buniek hrubého čreva..

Obrázok 02: Oprava nesúladu

Aký je rozdiel medzi opravou chybných párov a opravou nukleotidových excízií?

Oprava nesúladu v porovnaní s opravou vyrezania nukleotidov
Počas opravy po chybnej replikácii dôjde k nezhodnému systému opráv.	To sa podieľa na odstraňovaní pyrimidínových dimérov v dôsledku ožiarenia U.V a iných lézií DNA v dôsledku chemického aduktu.
enzýmy
Je katalyzovaná Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB a exonukleáza I.	Je katalyzovaná enzýmami Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD.
metylácie
Je rozhodujúce zahájiť reakciu.	Na zahájenie reakcie nie je potrebná metylácia DNA.
Akcia enzýmov
Mut H je endonukleáza.	Uvr B a Uvr C sú exonukleázy.
príležitosť
To sa deje konkrétne počas replikácie.	Toto sa stáva, keď je vystavený U.V alebo chemickým mutagénom, nie počas replikácie
konzervácia
Je vysoko konzervovaný	Nie je veľmi konzervovaný.
Vypĺňanie medzier
Uskutočňuje sa pomocou DNA polymerázy III.	Uskutočňuje sa pomocou DNA polymerázy I.

Zhrnutie - Oprava nesúladu vs Nucleotid Excision Repair

Oprava nesúladu (MMR) a oprava nukleotidovej excízie (NER) sú dva mechanizmy, ktoré prebiehajú v bunke, aby sa napravili poškodenia a deformácie DNA, ktoré sú spôsobené rôznymi činidlami. Sú súhrnne pomenované ako mechanizmy opravy DNA. Oprava nukleotidovej excízie opravuje modifikované nukleotidové poškodenia, typicky tie významné poškodenia dvojitej špirály DNA, ku ktorým dochádza v dôsledku vystavenia ožiareniu U.V a chemickým aduktom. Nesprávne opravené proteíny rozpoznávajú nesprávny nukleotid, excidujú ho a nahradia správnym nukleotidom. Tento proces je zodpovedný za konečný stupeň presnosti počas replikácie.

referencie:
1.Cooper, Geoffrey M. „Oprava DNA“. Bunka: molekulárny prístup. 2. vydanie.U.S. National Library of Medicine, 1. januára 1970. Web. 09.03.2017.
2. „Mechanizmy a funkcie opravy nesúladu DNA.“ Bunkový výskum. U.S. National Library of Medicine, n.d. Web. 09.03.2017.

S láskavým dovolením:
1. „Nucleotide Excision Repair-journal.pbio.0040203.g001“ Autor: Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC BY 2.5) prostredníctvom Commons Wikimedia
2. „Oprava nesúladu DNA Ecoli“ Autor: Kenji Fukui - (CC BY 4.0) prostredníctvom spoločnosti Commons Wikimedia