Verschil tussen mismatchreparatie en reparatie van nucleïne-excisie
Share
Belangrijkste verschil - Herstel van mismatch versus reparatie van nucleïne-excisie
Tienduizenden en duizenden DNA-beschadigingen komen in de cel per dag voor. Het induceert veranderingen in de celprocessen zoals replicatie, transcriptie evenals de levensvatbaarheid van de cel. In sommige gevallen kunnen mutaties die worden veroorzaakt door deze DNA-schade leiden tot schadelijke ziektes zoals kanker en ouder wordende syndromen (bijv. Progeria). Ongeacht deze schade, initieert de cel een zeer georganiseerd mechanisme voor cascadeherstel, DNA-schade reacties genaamd. Verschillende DNA-reparatiesystemen zijn geïdentificeerd in het cellulaire systeem; deze staan bekend als Base excision repair (BER), Mismatch repair (MMR), Nucleotide excisie repair (NER), Double strand break repair. Nucleotide-excisieherstel is een zeer veelzijdig systeem dat omvangrijke helix distorsie-DNA-laesies herkent en verwijdert. Aan de andere kant vervangt mismatch-reparatie misincorporated bases tijdens replicatie. Het belangrijkste verschil tussen herstel van mismatch en reparatie van nucleotide-excisies is dat nucleotide-excisieherstel (NER) wordt gebruikt voor het verwijderen van pyrimidinedimeren gevormd door UV-bestraling en omvangrijke helixlaesies veroorzaakt door chemische adducten, terwijl mismatchreparatiesysteem een belangrijke rol speelt bij het corrigeren van misincorporated basen die zijn ontsnapt uit replicatie-enzymen (DNA-polymerase 1) tijdens postreplicatie. Naast slecht passende basen kunnen MMR-systeemeiwitten ook de inserties / deletiewensen (IDL) repareren die resulteren uit de polymerase-slip tijdens replicatie van zich herhalende DNA-sequenties..
INHOUD
1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is niet-overeenkomende reparatie
3. Wat is Nucleotide Excisie Reparatie
4. Vergelijking zij aan zij - Herstel van mismatch vs. reparatie van nucleïne-excisie
5. Samenvatting
Wat is Nucleotide Excisie Reparatie?
Het meest onderscheidende kenmerk van nucleotide-excisiereparatie is dat het de gemodificeerde nucleotideschade herstelt die wordt veroorzaakt door significante vervormingen in de DNA-dubbele helix. Het wordt waargenomen in bijna alle organismen die tot op heden zijn onderzocht. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleasen) Uvr D (een helicase) zijn de bekendste enzymen die betrokken zijn bij de NER en die de reparatie van DNA in het modelorganisme Ecoli teweegbrengen. Uvr ABC multi-subeenheden enzymcomplex produceert de Uvr A, Uvr B, Uvr C-polypeptiden. De genen die worden gecodeerd voor de hiervoor genoemde polypeptiden zijn uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A- en B-enzymen herkennen gezamenlijk de schade geïnduceerde vervorming die wordt veroorzaakt aan de DNA-dubbele helix zoals pyrimidine-dimmers als gevolg van UV-bestraling. Uvr A is een ATPase-enzym en dit is een autokatalytische reactie. Dan verlaat Uvr A het DNA terwijl Uvr BC complex (actief nuclease) het DNA splitst aan beide zijden van de schade die gekatalyseerd wordt door ATP. Een ander eiwit met de naam Uvr D gecodeerd door uvrD-gen is een helicase II-enzym dat het DNA afwikkelt dat resulteert uit het vrijkomen van enkelstrengs beschadigd DNA-segment. Dit laat een gat in de DNA-helix achter. Nadat het beschadigde segment uitgesneden is, blijft er een 12-13 nucleotide spleet achter in de DNA-streng. Dit wordt opgevuld door het DNA-polymerase-enzym I en de nick wordt afgesloten door het DNA-ligase. ATP is nodig in drie stappen van deze reactie. Het NER-mechanisme kan ook in de zoogdierachtige mensen worden geïdentificeerd. Bij mensen is de huidaandoening Xeroderma pigmentosum te wijten aan de DNA-dimeren veroorzaakt door UV-straling. De genen XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF en XPG produceren eiwitten om DNA-schade te vervangen. De eiwitten van genen XPA, XPC, XPE, XPF en XPG hebben de nucleaseactiviteit. Aan de andere kant vertonen de eiwitten van XPB- en XPD-genen de helicase-activiteit die analoog is aan Uvr D in E coli.
Figuur 01: Nucleotide-excisieherstel
Wat is niet-overeenkomende reparatie?
Het mismatch-reparatiesysteem wordt geïnitieerd tijdens de DNA-synthese. Zelfs met de functionele € -subeenheid maakt DNA-polymerase III de opname van een verkeerd nucleotide voor de synthese elke 10 mogelijk8 basenparen. Mismatchreparatie-eiwitten herkennen dit nucleotide, knippen het uit en vervangen het door het correcte nucleotide dat verantwoordelijk is voor de uiteindelijke mate van nauwkeurigheid. DNA-methylatie is cruciaal voor MMR-eiwitten om de ouderstreng uit de nieuw gesynthetiseerde streng te herkennen. De methylatie van adenine (A) nucleotide in een GATC-motief van een nieuw gesynthetiseerde streng is een beetje vertraagd. Aan de andere kant is het adenine-nucleotide van de ouderstreng in het GATC-motief al gemethyleerd. MMR-eiwitten herkennen de nieuw gesynthetiseerde streng met dit verschil met de ouderstreng en start mismatchherstel in een nieuw gesynthetiseerde streng voordat het wordt gemethyleerd. De MMR-eiwitten sturen hun reparatie-activiteit om het verkeerde nucleotide te verwijderen voordat de nieuw gerepliceerde DNA-streng wordt gemethyleerd. De enzymen Mut H, Mut L en Mut S gecodeerd door genen mut H, mut L, mut S katalyseren deze reacties in Ecoli. MutS-eiwit herkent zeven van de acht mogelijke niet-overeenstemmende basenparen behalve C: C en bindt op de plaats van verkeerde combinatie in het duplex-DNA. Met gebonden ATP's komen Mut L en Mut S later bij het complex. Het complex verplaatst een paar duizend basenparen weg totdat het een hemimethylated GATC-motief vindt. De slapende nucleaseactiviteit van het Mut H-eiwit wordt geactiveerd zodra het een gememethethyleerd GATC-motief vindt. Het splitst de niet-gemethyleerde DNA-streng en laat een 5 '-nikkel achter op G-nucleotide van niet-gemethyleerd GATC-motief (nieuw gesynthetiseerde DNA-streng). Vervolgens wordt dezelfde streng aan de andere kant van de verkeerde combinatie door Mut H. ingekrast. In de rest van de stappen, snijden de collectieve acties van Uvr D een helicase-eiwit, Mut U, SSB en exonuclease I het incorrecte nucleotide in de enkelstrengs uit DNA. De opening die wordt gevormd in de excisie wordt opgevuld door het DNA-polymerase III en afgesloten door ligase. Een soortgelijk systeem kan worden geïdentificeerd bij muizen en mensen. De mutatie van humaan hMLH1, hMSH1 en hMSH2 zijn betrokken bij erfelijke niet-polyposis dikkedarmkanker die de celdeling van coloncellen dereguleert.
Figuur 02: Foutmatch herstellen
Wat is het verschil tussen herstel van mismatch en reparatie van nucleïne-excisie?
Herstel van mismatch versus reparatie van nucleïne-excisie | |
| Herstel van mismatch vindt plaats tijdens de post-replicatie. | Dit is betrokken bij het verwijderen van pyrimidine-dimeren als gevolg van U.V-bestraling en andere DNA-laesies als gevolg van chemisch adduct. |
| enzymen | |
| Het wordt gekatalyseerd door Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB en exonuclease I. | Het wordt gekatalyseerd door Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD-enzymen. |
| methylering | |
| Het is cruciaal om de reactie te starten. | DNA-methylatie is niet vereist voor het initiëren van de reactie. |
| Actie van Enzymen | |
| Mut H is een endonuclease. | Uvr B en Uvr C zijn exonucleasen. |
| Gelegenheid | |
| Dit gebeurt specifiek tijdens replicatie. | Dit gebeurt wanneer het wordt blootgesteld aan U.V of chemische mutagenen, niet tijdens replicatie |
| Gesprek | |
| Het is sterk geconserveerd | Het is niet erg geconserveerd. |
| Gap Filling | |
| Het wordt gedaan door DNA-polymerase III. | Het wordt gedaan door DNA-polymerase I. |
Samenvatting - Mismatch reparatie versus reparatie van nucleïne excisie
Mismatch repair (MMR) en Nucleotide excisie repair (NER) zijn twee mechanismen die plaatsvinden in de cel om DNA-beschadigingen en vervormingen die worden veroorzaakt door verschillende agentia te corrigeren. Deze worden gezamenlijk DNA-herstelmechanismen genoemd. Nucleotide-excisiereparatie herstelt de gemodificeerde nucleotideschade, meestal die aanzienlijke schade aan de DNA-dubbele helix die optreedt als gevolg van blootstelling aan U.V-bestraling en chemische adducten. Mismatchreparatie-eiwitten herkennen het verkeerde nucleotide, knippen het uit en vervangen het door het juiste nucleotide. Dit proces is verantwoordelijk voor de uiteindelijke graad van nauwkeurigheid tijdens replicatie.
Referentie:
1.Cooper, Geoffrey M. "DNA Repair." The Cell: A Molecular Approach. 2e editie. US. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 9 maart 2017.
2. "Mechanismen en functies van reparatie van DNA-mismatch." Celonderzoek. Amerikaanse National Library of Medicine, n.d. Web. 9 maart 2017.
Afbeelding met dank aan:
1. "Nucleotide Excision Repair-journal.pbio.0040203.g001" Door Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC BY 2.5) via Commons Wikimedia
2. "DNA mismatch reparatie Ecoli" Van Kenji Fukui - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
