Ключевое различие - восстановление несоответствия и восстановление после удаления нуклеотидов
Десятки и тысячи повреждений ДНК происходят в клетке в день. Он вызывает изменения в клеточных процессах, таких как репликация, транскрипция, а также в жизнеспособности клетки. В некоторых случаях мутации, вызванные этими повреждениями ДНК, могут привести к пагубным заболеваниям, таким как рак и синдромы, связанные со старением (например, прогерия). Независимо от этих повреждений клетка запускает высокоорганизованный каскадный механизм репарации, называемый ответами на повреждение ДНК. В клеточной системе было идентифицировано несколько систем репарации ДНК; они известны как эксцизионная репарация оснований (BER), репарация ошибочного спаривания (MMR), эксцизионная репарация нуклеотидов (NER), репарация двухцепочечных разрывов. Эксцизионная репарация нуклеотидов - это очень универсальная система, которая распознает объемные повреждения ДНК с искажением спирали и удаляет их. С другой стороны, ремонт несоответствия заменяет неправильно включенные основания во время репликации. Ключевое различие между репарацией ошибочного спаривания и эксцизионной репарацией нуклеотидов заключается в том, что эксцизионная репарация нуклеотидов (NER) используется для удаления димеров пиримидина, образованных УФ-облучением, и объемных повреждений спирали, вызванных химическими аддуктами, в то время как система репарации ошибочного спаривания играет важную роль в коррекции неправильно включенных оснований, ускользнул от ферментов репликации (ДНК-полимераза 1) во время пострепликации. Помимо несовпадающих оснований, системные белки MMR могут также восстанавливать петли вставок / делеций (IDL), которые являются результатом проскальзывания полимеразы во время репликации повторяющихся последовательностей ДНК.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое исправление несоответствия
3. Что такое устранение нуклеотидного исключения
4. Сравнение бок о бок - восстановление несоответствия и устранение нуклеотидного исключения
5. Резюме
Что такое нуклеотидное эксцизионное восстановление?
Наиболее отличительной особенностью эксцизионной репарации нуклеотидов является то, что она восстанавливает модифицированные нуклеотидные повреждения, вызванные значительными искажениями двойной спирали ДНК. Это наблюдается почти у всех организмов, исследованных до настоящего времени. Uvr A, Uvr B, Uvr C (эксинуклеазы) Uvr D (геликаза) являются наиболее известными ферментами, участвующими в NER, которые запускают репарацию ДНК в модельном организме Ecoli. Мультисубъединичный ферментный комплекс Uvr ABC продуцирует полипептиды Uvr A, Uvr B, Uvr C. Гены, кодируемые вышеупомянутыми полипептидами, представляют собой uvr A, uvr B, uvr C. Ферменты Uvr A и B в совокупности распознают искажение, вызванное повреждением, которое вызвано двойной спиралью ДНК, такой как пиримидиновые диммеры, из-за УФ-излучения. Uvr A - это фермент АТФаза, и это автокаталитическая реакция. Затем Uvr A покидает ДНК, тогда как комплекс Uvr BC (активная нуклеаза) расщепляет ДНК с обеих сторон повреждения, катализируемого АТФ. Другой белок, называемый Uvr D, кодируемый геном uvrD, представляет собой фермент геликазы II, который раскручивает ДНК, которая возникает в результате высвобождения одноцепочечного поврежденного сегмента ДНК. Это оставляет разрыв в спирали ДНК. После иссечения поврежденного сегмента в нити ДНК остается 12-13 нуклеотидный разрыв. Он заполняется ферментом ДНК-полимеразой I, и разрыв закрывается ДНК-лигазой. АТФ требуется на трех этапах этой реакции. Механизм NER также может быть идентифицирован у людей, подобных млекопитающим. У людей состояние кожи, называемое пигментной ксеродермой, возникает из-за димеров ДНК, вызванных УФ-облучением. Гены XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF и XPG продуцируют белки для замещения повреждений ДНК. Белки генов XPA,XPC, XPE, XPF и XPG обладают нуклеазной активностью. С другой стороны, белки генов XPB и XPD проявляют активность геликазы, которая аналогична Uvr D в E. coli.
Рисунок 01: Эксцизионное восстановление нуклеотидов
Что такое устранение несоответствия?
Система репарации несоответствия запускается во время синтеза ДНК. Даже с функциональной субъединицей ДНК-полимераза III допускает включение неправильного нуклеотида для синтеза каждые 10 8пар оснований. Белки репарации ошибочного спаривания распознают этот нуклеотид, вырезают его и заменяют правильным нуклеотидом, отвечающим за конечную степень точности. Метилирование ДНК имеет решающее значение для белков MMR для распознавания родительской цепи из вновь синтезированной цепи. Метилирование нуклеотида аденина (A) в мотиве GATC вновь синтезированной цепи немного задерживается. С другой стороны, адениновый нуклеотид родительской цепи в мотиве GATC уже метилирован. Белки MMR распознают вновь синтезированную цепь по этому отличию от родительской цепи и начинают репарацию ошибочного спаривания во вновь синтезированной цепи до того, как она будет метилирована. Белки MMR направляют свою репарационную активность, чтобы вырезать неправильный нуклеотид до того, как вновь реплицированная цепь ДНК будет метилирована. Ферменты Mut H, Mut L и Mut S, кодируемые генами mut H, mut L,mut S катализируют эти реакции в Ecoli. Белок Mut S распознает семь из восьми возможных пар оснований с ошибочным спариванием, за исключением C: C, и связывается в месте несовпадения в дуплексной ДНК. Со связанными АТФ Mut L и Mut S присоединяются к комплексу позже. Комплекс перемещает несколько тысяч пар оснований, пока не найдет гемиметилированный мотив GATC. Спящая нуклеазная активность белка Mut H активируется, как только он обнаруживает гемиметилированный мотив GATC. Он расщепляет неметилированную цепь ДНК, оставляя 5'-разрыв на нуклеотиде G неметилированного мотива GATC (вновь синтезированная цепь ДНК). Затем та же цепь на другой стороне несовпадения разрывается Mut H. На остальных этапах коллективные действия Uvr D, белка геликазы, Mut U, SSB и экзонуклеазы I вырезают неправильный нуклеотид в одноцепочечной ДНК. Образовавшаяся при вырезании щель заполняется ДНК-полимеразой III и закрывается лигазой. Подобная система может быть обнаружена у мышей и людей. Мутации hMLH1, hMSH1 и hMSH2 человека вовлечены в наследственный неполипозный рак толстой кишки, который нарушает регуляцию клеточного деления клеток толстой кишки.
Рисунок 02: Устранение несоответствия
В чем разница между восстановлением несоответствия и восстановлением после удаления нуклеотидов?
Различать статью в середине перед таблицей
Исправление несоответствия и восстановление после удаления нуклеотидов |
|
| Система исправления несоответствий возникает во время пострепликации. | Он участвует в удалении димеров пиримидина из-за УФ-облучения и других повреждений ДНК из-за химического аддукта. |
| Ферменты | |
| Он катализируется Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB и экзонуклеазой I. | Катализируется ферментами Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Метилирование | |
| Это очень важно, чтобы инициировать реакцию. | Для инициирования реакции метилирование ДНК не требуется. |
| Действие ферментов | |
| Mut H - эндонуклеаза. | Uvr B и Uvr C - экзонуклеазы. |
| Повод | |
| Это происходит именно во время репликации. | Это происходит при воздействии ультрафиолета или химических мутагенов, а не во время репликации. |
| Сохранение | |
| Это очень консервативный | Это не очень консервативный. |
| Заполнение пропусков | |
| Это делается с помощью ДНК-полимеразы III. | Это делает ДНК-полимераза I. |
Резюме - Исправление несоответствия и восстановление после удаления нуклеотидов
Ремонт несоответствия (MMR) и эксцизионная репарация нуклеотидов (NER) - это два механизма, которые происходят в клетке для исправления повреждений и искажений ДНК, вызванных различными агентами. Все вместе они называются механизмами восстановления ДНК. Эксцизионная репарация нуклеотидов восстанавливает модифицированные нуклеотидные повреждения, обычно те значительные повреждения двойной спирали ДНК, которые возникают из-за воздействия УФ-излучения и химических аддуктов. Белки репарации несоответствия распознают неправильный нуклеотид, вырезают его и заменяют правильным нуклеотидом. Этот процесс отвечает за конечную степень точности во время репликации.
