Peamine erinevus - mittevastavuse parandamine vs nukleotiidide ekstsisiooniparandus
Rakus tekivad päevas kümned ja tuhanded DNA kahjustused. See kutsub esile muutusi rakuprotsessides, nagu replikatsioon, transkriptsioon, samuti raku elujõulisus. Mõnel juhul võivad nende DNA kahjustuste põhjustatud mutatsioonid põhjustada kahjulikke haigusi, nagu vähk ja vananemisega seotud sündroomid (nt Progeria). Vaatamata nendele kahjustustele käivitab rakk väga organiseeritud kaskaadi parandamise mehhanismi, mida nimetatakse DNA kahjustuste reaktsioonideks. Rakusüsteemis on tuvastatud mitu DNA parandussüsteemi; need on tuntud kui baasi ekstsisiooniparandus (BER), mittevastavuse parandamine (MMR), nukleotiidide ekstsisiooniparandus (NER), kaheahelaline purunemine. Nukleotiidide ekstsisiooniparandus on väga mitmekülgne süsteem, mis tunneb ära mahukad heeliksi moonutava DNA kahjustused ja eemaldab need. Teisalt asendab mittevastavuse parandamine replikatsiooni ajal valesti sisestatud aluseid. Põhiline erinevus mittevastavuse parandamise ja nukleotiidide ekstsisioonide parandamise vahel on see, et nukleotiidide ekstsisiooniparandust (NER) kasutatakse UV-kiirgusel moodustunud pürimidiini dimeeride ja keemiliste aduktide põhjustatud mahukate heeliksi kahjustuste eemaldamiseks, samal ajal kui mittevastavuse parandamise süsteem mängib olulist rolli valesti sisestatud aluste korrigeerimisel replikatsiooni ensüümidest (DNA polümeraas 1) põgenenud postreplikatsiooni ajal. Lisaks sobimatutele alustele suudavad MMR-süsteemi valgud parandada ka insertsioonide / deletsioonide silmuseid (IDL), mis tulenevad polümeraasi libisemisest korduvate DNA järjestuste replikatsiooni ajal.
SISU
1. Ülevaade ja põhierinevus
2. Mis on mittevastavuse parandus
3. Mis on nukleotiidide ekstsisiooniparandus
4. Kõrvuti võrdlus - mittevastavuse parandamine vs nukleotiidide ekstsisiooniparandus
5. Kokkuvõte
Mis on nukleotiidide ekstsisiooniparandus?
Nukleotiidide ekstsisiooniparanduse kõige eristatum tunnus on see, et see parandab modifitseeritud nukleotiidikahjustusi, mis on põhjustatud DNA topeltheeliksi olulistest moonutustest. Seda täheldatakse peaaegu kõigis organismides, mida on praeguseks uuritud. Uvr A, Uvr B, Uvr C (eksinukleaasid) Uvr D (helikaas) on NER-is kõige tuntumad ensüümid, mis käivitavad DNA parandamise Ecoli mudelorganismis. Uvr ABC mitme alaühiku ensüümi kompleks toodab Uvr A, Uvr B, Uvr C polüpeptiide. Eelnimetatud polüpeptiidide jaoks kodeeritud geenid on uvr A, uvr B, uvr. Uvr A ja B ensüümid tunnevad kollektiivselt ära kahjustuse põhjustatud moonutused, mis on põhjustatud ultraviolettkiirguse toimel DNA topeltheeliksile, näiteks pürimidiini dimmeritele. Uvr A on ATPaasi ensüüm ja see on autokatalüütiline reaktsioon. Seejärel lahkub Uvr A DNA-st, samas kui Uvr BC kompleks (aktiivne nukleaas) lõhustab DNA mõlemal pool ATP poolt katalüüsitud kahjustusi. Teine uvrD geeni poolt kodeeritud valk nimega Uvr D on helikaas II ensüüm, mis kerib lahti DNA, mis tuleneb üheahelalise kahjustatud DNA segmendi vabastamisest. See jätab lünga DNA spiraali. Pärast kahjustatud segmendi lõikamist jääb DNA ahelasse 12-13 nukleotiidivahe. Selle täidab DNA polümeraasi ensüüm I ja hüüdnimi suletakse DNA ligaasiga. Selle reaktsiooni kolmes etapis on vaja ATP-d. NER-mehhanismi saab tuvastada ka imetajataolistel inimestel. Inimestel on Xeroderma pigmentosum-nimeline nahahaigus tingitud UV-kiirgusest põhjustatud DNA-dimeeridest. Geenid XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF ja XPG toodavad valke, et asendada DNA kahjustusi. Geenide valgud XPA,Nukleaasiaktiivsus omab XPC, XPE, XPF ja XPG. Teiselt poolt näitavad XPB ja XPD geenide valgud helikaasi aktiivsust, mis on E coli Uvr D analoogideks.
Joonis 01: Nukleotiidide ekstsisiooniparandus
Mis on mittevastavus?
Mittevastavuse parandamise süsteem käivitatakse DNA sünteesi käigus. Isegi funktsionaalse € alaühiku korral võimaldab DNA polümeraas III iga 10 8 järel sünteesi jaoks lisada vale nukleotiidialuspaarid. Mittevastavad parandusvalgud tunnevad selle nukleotiidi ära, lõikavad selle välja ja asendavad õige nukleotiidiga, mis vastutab lõpliku täpsusastme eest. DNA metüülimine on MMR-valkude jaoks võtmetähtsusega, et tuvastada äsjasünteesitud ahelast lähteahel. Adeniini (A) nukleotiidi metüülimine äsja sünteesitud ahela GATC motiivis on veidi edasi lükatud. Teiselt poolt on GATC motiivis olev algse ahela adeniini nukleotiid juba metüleeritud. MMR-valgud tunnevad äsja sünteesitud ahelat selle erinevuse põhjal vanemahelast ja alustavad vastsünteesitud ahela mittevastavuse parandamist enne metüülimist. MMR-valgud suunavad oma parandustegevuse vale nukleotiidi aktsiisiks enne, kui äsja replikeeritud DNA-ahel metüleeritakse. Geenide kodeeritud ensüümid Mut H, Mut L ja Mut Smut S katalüüsib neid reaktsioone Ecolis. Mut S-valk tunneb ära seitse kaheksast võimalikust mittevastavusest aluspaarist, välja arvatud C: C, ja seondub dupleks-DNA mittevastavuse kohas. Seotud ATP-dega liituvad Mut L ja Mut S hiljem kompleksiga. Kompleks paigutab paar tuhat aluspaari eemale, kuni leiab hemimetüleeritud GATC motiivi. Mut H valgu uinuv nukleaasiaktiivsus aktiveerub, kui see leiab hemimetüülitud GATC motiivi. See lõikab metüleerimata DNA-ahela, jättes metüleerimata GATC-motiivi (äsja sünteesitud DNA-ahela) G-nukleotiidi 5'-nikli. Seejärel hüütakse Mut H. sama ahelaga mittevastavuse teisel poolel. Ülejäänud etappides aktsiisitakse üheahelaline vale nukleotiid Uvr D helikaasi valgu, Mut U, SSB ja eksonukleaasi I DNA. Ekstsisioonil tekkinud tühimik täidetakse DNA polümeraas III abil ja suletakse ligaasiga. Sarnast süsteemi saab tuvastada hiirtel ja inimestel. Inimeste hMLH1, hMSH1 ja hMSH2 mutatsioon on seotud päriliku käärsoolevähiga, mis reguleerib jämesoolerakkude rakkude jagunemist.
Joonis 02: mittevastavuse parandamine
Mis vahe on mittevastavuse parandamisel ja nukleotiidide ekstsisioonide parandamisel?
Erinev artikkel keskel enne tabelit
Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair |
|
| Vastavusparandussüsteem ilmneb replikatsiooni järgselt. | See on seotud pürimidiini dimeeride eemaldamisega ultraviolettkiirguse tõttu ja muude DNA kahjustuste tõttu keemilisest aduktist. |
| Ensüümid | |
| Seda katalüüsivad Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB ja eksonukleaas I. | Seda katalüüsivad Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD ensüümid. |
| Metüülimine | |
| Reaktsiooni algatamine on otsustava tähtsusega. | DNA metüleerimine pole reaktsiooni algatamiseks vajalik. |
| Ensüümide toime | |
| Mut H on endonukleaas. | Uvr B ja Uvr C on eksonukleaasid. |
| Juhtum | |
| See juhtub konkreetselt replikatsiooni ajal. | See juhtub UV-kiirguse või keemiliste mutageenidega kokkupuutel, mitte replikatsiooni ajal |
| Looduskaitse | |
| See on väga konserveeritud | See pole eriti konserveeritud. |
| Lünkade täitmine | |
| Seda teeb DNA polümeraas III. | Seda teeb DNA polümeraas I. |
Kokkuvõte - mittevastavuse parandamine vs nukleotiidi ekstsisiooniparandus
Erinevuste parandamine (MMR) ja Nukleotiidide ekstsisiooniparandus (NER) on kaks rakku toimuvat mehhanismi, et kõrvaldada mitmesuguste mõjurite põhjustatud DNA kahjustused ja moonutused. Neid nimetatakse ühiselt DNA parandusmehhanismideks. Nukleotiidide ekstsisiooniparandus parandab modifitseeritud nukleotiidikahjustused, tavaliselt need DNA topeltheeliksi olulised kahjustused, mis tekivad kokkupuutel UV-kiirguse ja keemiliste adduktidega. Mittevastavad parandusvalgud tuvastavad vale nukleotiidi, aktsiisivad selle ja asendavad õige nukleotiidiga. See protsess vastutab lõpliku täpsusastme replikatsiooni ajal.
