Galvenā atšķirība - neatbilstības novēršana pret nukleotīdu izgriešanas labošanu
Desmitiem un tūkstošiem DNS bojājumu notiek šūnā dienā. Tas izraisa izmaiņas šūnu procesos, piemēram, replikācijā, transkripcijā, kā arī šūnas dzīvotspējā. Dažos gadījumos mutācijas, ko izraisa šie DNS bojājumi, var izraisīt kaitīgas slimības, piemēram, vēzi un ar novecošanos saistītus sindromus (piemēram, progēriju). Neatkarīgi no šiem bojājumiem šūna ierosina augsti organizētu kaskādes remonta mehānismu, ko sauc par DNS bojājumu reakcijām. Šūnu sistēmā ir identificētas vairākas DNS labošanas sistēmas; tie ir pazīstami kā bāzes izgriešanas labošana (BER), neatbilstības labošana (MMR), nukleotīdu izgriešanas labošana (NER), dubultās dzīslas pārtraukumu labošana. Nukleotīdu izgriešanas remonts ir ļoti daudzpusīga sistēma, kas atpazīst apjomīgus spirāles kropļojumu DNS bojājumus un noņem tos. No otras puses, neatbilstības labošana replikācijas laikā aizstāj nepareizi iekļautas bāzes. Galvenā atšķirība starp neatbilstības labošanu un nukleotīdu izgriešanas labošanu ir tāda, ka nukleotīdu izgriešanas labošanu (NER) izmanto, lai noņemtu pirimidīna dimērus, kas veidojas UV starojuma rezultātā, un ķīmisko aduktu izraisītus apjomīgus spirāles bojājumus, savukārt neatbilstības labošanas sistēmai ir svarīga loma nepareizi iestrādātu bāzu koriģēšanā. pēcreplikācijas laikā izkļuva no replikācijas enzīmiem (DNS polimerāze 1). Papildus nesaskaņotajām bāzēm MMR sistēmas proteīni var arī labot ievietošanas/delciju cilpas (IDL), kas ir polimerāzes slīdēšanas rezultāts atkārtotu DNS sekvenču replikācijas laikā.
Kas ir nukleotīdu izgriešanas remonts?
Atšķirīgākā nukleotīdu izgriešanas remonta iezīme ir tā, ka tā novērš modificēto nukleotīdu bojājumus, ko izraisa būtiski kropļojumi DNS dubultajā spirālē. To novēro gandrīz visos līdz šim pētītajos organismos. Uvr A, Uvr B, Uvr C (eksinukleāzes) Uvr D (helikāze) ir pazīstamākie enzīmi, kas iesaistīti NER, kas izraisa DNS remontu modelī Ecoli. Uvr ABC vairāku apakšvienību enzīmu komplekss ražo Uvr A, Uvr B, Uvr C polipeptīdus. Iepriekšminētajiem polipeptīdiem kodētie gēni ir uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A un B enzīmi kopīgi atpazīst bojājumu izraisītos kropļojumus, ko izraisa DNS dubultspirāle, piemēram, pirimidīna dimmeri UV starojuma dēļ. Uvr A ir ATPāzes enzīms, un tā ir autokatalītiska reakcija. Tad Uvr A atstāj DNS, savukārt Uvr BC komplekss (aktīvā nukleāze) sašķeļ DNS abās ATP katalizētā bojājuma pusēs. Vēl viens proteīns, ko sauc par Uvr D, ko kodē uvrD gēns, ir helikāzes II enzīms, kas atritina DNS, kas rodas, atbrīvojot vienpavedienu bojātu DNS segmentu. Tas atstāj spraugu DNS spirālē. Pēc bojātā segmenta izgriešanas DNS virknē paliek 12–13 nukleotīdu atstarpe. To aizpilda DNS polimerāzes enzīms I, un spraugu noslēdz DNS ligāze. ATP ir nepieciešams trīs šīs reakcijas posmos. NER mehānismu var identificēt arī zīdītājiem līdzīgiem cilvēkiem. Cilvēkiem ādas stāvoklis, ko sauc par Xeroderma pigmentosum, ir saistīts ar DNS dimēriem, ko izraisa UV starojums. Gēni XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF un XPG ražo proteīnus, lai aizstātu DNS bojājumus. Gēnu XPA, XPC, XPE, XPF un XPG proteīniem ir nukleāzes aktivitāte. No otras puses, XPB un XPD gēnu proteīni uzrāda helikāzes aktivitāti, kas ir analoga Uvr D E coli.
Attēls 01: Nukleotīdu izgriešanas remonts
Kas ir neatbilstību novēršana?
Neatbilstības labošanas sistēma tiek uzsākta DNS sintēzes laikā. Pat ar funkcionālo € apakšvienību DNS polimerāze III ļauj sintēzei iekļaut nepareizu nukleotīdu ik pēc 108 bāzes pāriem. Nesakritības labošanas proteīni atpazīst šo nukleotīdu, izgriež to un aizstāj to ar pareizo nukleotīdu, kas atbild par galīgo precizitātes pakāpi. DNS metilēšana ir būtiska MMR proteīniem, lai atpazītu sākotnējo virkni no tikko sintezētās virknes. Adenīna (A) nukleotīda metilēšana nesen sintezētās virknes GATC motīvā ir nedaudz aizkavēta. No otras puses, sākotnējā virknes adenīna nukleotīds GATC motīvā jau ir metilēts. MMR proteīni atpazīst tikko sintezēto virkni pēc šīs atšķirības no sākotnējās virknes un sāk neatbilstības labošanu tikko sintezētajā virknē, pirms tā tiek metilēta. MMR proteīni virza savu labošanas aktivitāti, lai izgrieztu nepareizo nukleotīdu, pirms tikko replikētā DNS virkne tiek metilēta. Enzīmi Mut H, Mut L un Mut S, ko kodē gēni mut H, mut L, mut S, katalizē šīs reakcijas Ecoli. Mut S proteīns atpazīst septiņus no astoņiem iespējamiem nesakritības bāzes pāriem, izņemot C: C, un saistās dupleksās DNS neatbilstības vietā. Ar saistītiem ATP Mut L un Mut S kompleksam pievienojas vēlāk. Komplekss pārvieto dažus tūkstošus bāzes pāru, līdz atrod hemimetilētu GATC motīvu. Mut H proteīna pasīvās nukleāzes aktivitāte tiek aktivizēta, kad tā atrod hemimetilētu GATC motīvu. Tas atšķeļ nemetilētu DNS virkni, atstājot 5′ spraugu pie nemetilēta GATC motīva G nukleotīda (jaunsintezēta DNS virkne). Pēc tam to pašu virkni, kas atrodas otrā nesakritības pusē, iegriež Mut H. Pārējās darbībās Uvr D a helikāzes proteīna, Mut U, SSB un eksonukleāzes I kolektīvās darbības izgriež nepareizo nukleotīdu vienpavediena šūnā. DNS. Izgriešanas laikā izveidoto spraugu aizpilda DNS polimerāze III un aizzīmogo ar ligāzi. Līdzīgu sistēmu var identificēt pelēm un cilvēkiem. Cilvēka hMLH1, hMSH1 un hMSH2 mutācijas ir saistītas ar iedzimtu nepolipozes resnās zarnas vēzi, kas atceļ resnās zarnas šūnu dalīšanos.
2. attēls: neatbilstības novēršana
Kāda ir atšķirība starp neatbilstības labošanu un nukleotīdu izgriešanas labošanu?
Neatbilstības novēršana pret nukleotīdu izgriešanas labošanu |
|
| Neatbilstības labošanas sistēma rodas pēcreplicēšanas laikā. | Tas ir saistīts ar pirimidīna dimēru noņemšanu UV starojuma dēļ un citus DNS bojājumus ķīmiskā adukta dēļ. |
| Enzīmi | |
| To katalizē Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB un eksonukleāze I. | To katalizē Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD enzīmi. |
| Metilēšana | |
| Ir ļoti svarīgi uzsākt reakciju. | DNS metilēšana nav nepieciešama reakcijas ierosināšanai. |
| Enzīmu darbība | |
| Mut H ir endonukleāze. | Uvr B un Uvr C ir eksonukleāzes. |
| Biežums | |
| Tas notiek īpaši replikācijas laikā. | Tas notiek, ja tiek pakļauts UV vai ķīmiskiem mutagēniem, nevis replikācijas laikā |
| Saglabāšana | |
| Tas ir ļoti konservēts | Tas nav ļoti konservēts. |
| Plaisu aizpildīšana | |
| To veic DNS polimerāze III. | To veic DNS polimerāze I. |
Kopsavilkums - neatbilstības novēršana pret nukleotīdu izgriešanas labošanu
Neatbilstības labošana (MMR) un Nucleotide Excision Repair (NER) ir divi mehānismi, kas notiek šūnā, lai novērstu DNS bojājumus un izkropļojumus, ko izraisa dažādi aģenti. Tie tiek kopīgi nosaukti par DNS remonta mehānismiem. Nukleotīdu izgriešanas remonts novērš modificēto nukleotīdu bojājumus, parasti tos būtiskos DNS dubultās spirāles bojājumus, kas rodas UV starojuma un ķīmisko aduktu iedarbības dēļ. Nesakritības labošanas proteīni atpazīst nepareizo nukleotīdu, izgriež to un aizstāj ar pareizo nukleotīdu. Šis process ir atbildīgs par galīgo precizitātes pakāpi replikācijas laikā.
