Atšķirība starp neatbilstības remontu un nukleotīdu izgriešanas remontu

Galvenā atšķirība - neatbilstības labojums vs nukleotīdu sagriešanas remonts
 

Dienas laikā šūnā notiek desmitiem un tūkstošiem DNS bojājumu. Tas inducē šūnas procesus, piemēram, replikāciju, transkripciju, kā arī šūnas dzīvotspēju. Dažos gadījumos šo DNS bojājumu izraisītās mutācijas var izraisīt tādas kaitīgas slimības kā vēzis un ar novecošanos saistīti sindromi (piemēram: Progeria). Neatkarīgi no šiem bojājumiem šūna sāk labi organizētu kaskādes labošanas mehānismu, ko sauc par DNS bojājuma reakciju. Šūnās ir identificētas vairākas DNS remonta sistēmas; tos sauc par bāzes izgriešanas remontu (BER), neatbilstības remontu (MMR), nukleotīdu izgriešanas remontu (NER), dubultās virknes pārtraukuma remontu. Nukleotīdu izgriešanas remonts ir ļoti universāla sistēma, kas atpazīst lielgabarīta spirāles sagrozīšanas DNS bojājumus un tos noņem. No otras puses, neatbilstības labošana replikācijas laikā aizstāj nepareizi iestrādātas bāzes. Galvenā atšķirība starp neatbilstības novēršanu un nukleotīdu izgriešanas labošanu ir tā nukleotīdu izgriešanas labošana (NER) tiek izmantota, lai noņemtu pirimidīna dimērus, kas veidojas ar UV apstarošanu un apjomīgiem spirāles bojājumiem, ko izraisa ķīmiski addukti, savukārt neatbilstības labošanas sistēmai ir svarīga loma nepareizi iestrādātu bāzu koriģēšanā, kas izbēguši no replikācijas fermentiem (DNS polimerāze 1) pēcreplikācijas laikā.. Papildus nesakritīgajām bāzēm MMR sistēmas proteīni var arī labot iespraušanas / dzēšanas cilpas (IDL), kas ir polimerāzes paslīdēšanas rezultāts atkārtotu DNS secību replikācijas laikā.

SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir neatbilstības labošana
3. Kas ir nukleotīdu izgriešanas remonts
4. Salīdzinājums blakus - neatbilstības labojums un nukleotīdu sagriešanas remonts
5. Kopsavilkums

Kas ir nukleotīdu izgriešanas remonts?

Visizcilākā nukleotīdu izgriešanas iezīme ir tā, ka tas novērš modificētos nukleotīdu bojājumus, ko izraisa nozīmīgi DNS dubultās spirāles izkropļojumi. To novēro gandrīz visos organismos, kas ir pārbaudīti līdz šim. Uvr A, Uvr B, Uvr C (eksinukleāzes) Uvr D (helicāze) ir vislabāk zināmie fermenti, kas iesaistīti NER un kas izraisa DNS atjaunošanos paraugorganismā Ecoli. Uvr ABC vairāku apakšvienību enzīmu komplekss ražo Uvr A, Uvr B, Uvr C polipeptīdus. Gēni, kas kodēti iepriekšminētajiem polipeptīdiem, ir uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A un B enzīmi kolektīvi atzīst kaitējumu, ko izraisa DNS dubultā spirāle, piemēram, pirimidīna dimmers, UV apstarošanas 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 bojājuma pusēs, kuras katalizē ATP. Cits proteīns, ko sauc par Uvr D un ko kodē uvrD gēns, ir helikāzes II enzīms, kas atsaiņo DNS, kas rodas, atbrīvojot atsevišķu sazarotu bojātu DNS segmentu. Tas atstāj plaisu DNS spirālē. Pēc bojātā segmenta izgriešanas DNS virknē paliek 12-13 nukleotīdu sprauga. To piepilda DNS polimerāzes enzīms I, un niks tiek aizzīmogots ar DNS ligatūru. ATP ir nepieciešams trijos šīs reakcijas posmos. NER mehānismu var identificēt arī cilvēkiem, kas līdzīgi zīdītājiem. Cilvēkiem ādas stāvoklis, ko sauc par Xeroderma pigmentosum, ir saistīts ar DNS dimēriem, ko izraisa UV apstarošana. Gēni XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF un XPG ražo olbaltumvielas, lai aizstātu DNS bojājumus. Gēnu XPA, XPC, XPE, XPF un XPG olbaltumvielām ir nukleāzes aktivitāte. No otras puses, XPB un XPD gēnu proteīni parāda helikāzes aktivitāti, kas ir analoga Uvr D E coli.

01. attēls. Nukleotīdu izgriešanas remonts

Kas ir neatbilstības labošana?

Neatbilstības labošanas sistēma tiek ierosināta DNS sintēzes laikā. Pat ar funkcionālu € apakšvienību DNS polimerāze III ļauj sintezēšanai iekļaut nepareizu nukleotīdu ik pēc 10⁸ bāzes pāri. Neatbilstības labošanas olbaltumvielas atpazīst šo nukleotīdu, to izdala un aizvieto ar pareizo nukleotīdu, kas atbild par galīgo precizitātes pakāpi. DNS metilēšana ir galvenā, lai MMR olbaltumvielas atpazītu sākotnējo virkni no tikko sintezētās virknes. Adenīna (A) nukleotīda metilēšana tikko sintezētas virknes GATC motīvā ir nedaudz novēlota. No otras puses, sākotnējās virknes adenīna nukleotīds GATC motīvā jau ir metilējies. MMR olbaltumvielas atpazīst tikko sintezēto virkni pēc šīs atšķirības no sākotnējās virknes un sāk neatbilstības novēršanu tikko sintezētā virknē, pirms tā kļūst metilēta. MMR proteīni novirza savu labošanas darbību, lai izvadītu nepareizu nukleotīdu, pirms tikko replicētās DNS virkne tiek metilēta. Fermenti Mut H, Mut L un Mut S, ko kodē gēni mut H, mut L, mut S, katalizē šīs reakcijas Ecoli. Mut S olbaltumviela atpazīst septiņus no astoņiem iespējamiem neatbilstības bāzes pāriem, izņemot C: C, un saistās dupleksās DNS neatbilstības vietā. Izmantojot saistītos ATP, Mut L un Mut S vēlāk pievienojas kompleksam. Komplekss pārvieto dažus tūkstošus bāzes pāru, līdz atrod hemimetilētu GATC motīvu. Mut H olbaltumvielu neaktīvā nukleāzes aktivitāte tiek aktivizēta, kad tā atrod hemimetilētu GATC motīvu. Tas šķeļ nemetilētu DNS virkni, atstājot 5 'nišu pie metilēta GATC motīva G nukleotīda (tikko sintezēta DNS virkne). Tad to pašu virzienu neatbilstības otrā pusē iezīmē Muts H. Pārējos posmos Uvr D kolektīvās darbības - helikāzes proteīns, Mut U, SSB un eksonukleāze I - atdala nepareizo nukleotīdu vienpavedienā. DNS. Plaisu, kas veidojas izgriešanā, aizpilda DNS polimerāze III un aizzīmogo ar ligazi. Līdzīgu sistēmu var identificēt pelēm un cilvēkiem. Cilvēka hMLH1, hMSH1 un hMSH2 mutācijas ir iesaistītas iedzimtā nepolipozes resnās zarnas vēzē, kas atceļ resnās zarnas šūnu dalījumu.

02 attēls: neatbilstības novēršana

Kāda ir atšķirība starp neatbilstības novēršanu un nukleotīdu izgriešanas remontu?

Neatbilstības remonts pret nukleotīdu sagriešanas remontu
Pēcreplikācijas laikā rodas neatbilstības novēršanas sistēma.	Tas ir saistīts ar pirimidīna dimēru noņemšanu U.V apstarošanas un citu DNS bojājumu dēļ ķīmisko adduktu rezultātā..
Fermenti
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
Ļoti svarīgi ir ierosināt reakciju.	Reakcijas sākšanai nav nepieciešama DNS metilēšana.
Fermentu darbība
Muts H ir endonukleāze.	Uvr B un Uvr C ir eksonukleāzes.
Gadījums
Īpaši tas notiek replikācijas laikā.	Tas notiek, saskaroties ar U.V vai ķīmiskiem mutagēniem, nevis replikācijas laikā
Saglabāšana
Tas ir ļoti konservēts	Tas nav īpaši konservēts.
Trūkumu aizpildīšana
To veic DNS polimerāze III.	To veic DNS polimerāze I.

Kopsavilkums - neatbilstības labojums pret nukleotīdu izgriešanas remontu

Neatbilstības labošana (MMR) un nukleotīdu izgriešanas labošana (NER) ir divi mehānismi, kas notiek šūnā, lai labotu DNS bojājumus un izkropļojumus, ko rada dažādi aģenti. Tos kopā sauc par DNS remonta mehānismiem. Nukleotīdu izgriešanas remonts novērš modificētos nukleotīdu bojājumus, parasti tos DNS dubultās spirāles būtiskos bojājumus, kas rodas U.V apstarošanas un ķīmisko adduktu ietekmē. Neatbilstības labošanas olbaltumvielas atpazīst nepareizu nukleotīdu, to izdala un aizvieto ar pareizu nukleotīdu. Šis process ir atbildīgs par galīgo precizitātes pakāpi replikācijas laikā.

Atsauce:
1.Koopers, Džefrijs M. “DNS remonts”. Šūna: molekulārā pieeja. 2. izdevums.U.S. Nacionālā medicīnas bibliotēka, 1970. gada 1. janvāris. Web. 2017. gada 9. marts.
2. “DNS neatbilstības labošanas mehānismi un funkcijas.” Šūnu izpēte. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka, n.d. Web. 2017. gada 9. marts.

Attēla pieklājība:
1. “Nukleotīdu ekscīzijas labošanas žurnāls.pbio.0040203.g001” Autore Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC BY 2.5), izmantojot Commons Wikimedia
2. Kenji Fukui - “DNS neatbilstības labošana Ecoli” - (CC BY 4.0), izmantojot Commons Wikimedia