Differenza tra riparazione di corrispondenza e riparazione dell'escavazione del nucleotide
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Differenza chiave - Riparazione non compatibile con Nucleotide Excision Repair
Decine e migliaia di danni al DNA si verificano nella cella al giorno. Induce cambiamenti ai processi cellulari come la replicazione, la trascrizione e la vitalità della cellula. In alcuni casi, le mutazioni causate da questi danni al DNA possono portare a malattie deleterie come tumori e sindromi associate all'invecchiamento (es: Progeria). Indipendentemente da questi danni, la cellula avvia un meccanismo di riparazione a cascata altamente organizzato chiamato risposte al danno del DNA. Diversi sistemi di riparazione del DNA sono stati identificati nel sistema cellulare; questi sono noti come Base excision repair (BER), Mismatch repair (MMR), Nucleotide excision repair (NER), Double-strand break repair. La riparazione dell'escissione di nucleotidi è un sistema altamente versatile che riconosce le ingombranti deformazioni dell'elica del DNA e le rimuove. D'altra parte, la riparazione di disallineamento sostituisce le basi misincorporate durante la replica. La differenza chiave tra riparazione di disallineamento e riparazione dell'escissione di nucleotidi è quella la riparazione dell'escissione nucleotidica (NER) viene utilizzata per rimuovere i dimeri pirimidinici formati dall'irraggiamento UV e dalle lesioni ingombranti causate da addotti chimici mentre il sistema di riparazione delle mismatch gioca un ruolo importante nella correzione delle basi misincorporate che sono sfuggite dagli enzimi di replica (DNA polimerasi 1) durante la postreplicazione. Oltre alle basi non corrispondenti, le proteine del sistema MMR possono anche riparare i loop di inserzioni / delezioni (IDL) che sono i risultati dello slippage della polimerasi durante la replica di sequenze ripetitive di DNA.
CONTENUTO
1. Panoramica e differenza chiave
2. Che cosa è Mismatch Repair
3. Che cos'è Nucleotide Excision Repair
4. Confronto affiancato - Riparazione di corrispondenza o riparazione dell'escavazione del nucleotide
5. Sommario
Che cos'è Nucleotide Excision Repair?
La caratteristica più importante della riparazione dell'escissione dei nucleotidi è che ripara i danni al nucleotide modificati causati da distorsioni significative nella doppia elica del DNA. È osservato in quasi tutti gli organismi che sono stati esaminati fino ad oggi. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleases) Uvr D (a helicase) sono gli enzimi più noti coinvolti nel NER che attivano la riparazione del DNA nell'organismo modello Ecoli. Il complesso enzimatico multi-subunità Uvr ABC produce i polipeptidi Uvr A, Uvr B, Uvr C. I geni codificati per i polipeptidi sopra menzionati sono gli enzimi uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A e B riconoscono collettivamente la distorsione indotta dal danno che è causata dalla doppia elica del DNA come i dimmer pirimidinici dovuti all'irradiazione UV. Uvr A è un enzima ATPasi e questa è una reazione autocatalitica. Quindi Uvr A lascia il DNA mentre il complesso di Uvr BC (nucleasi attivi) fende il DNA su entrambi i lati del danno catalizzato dall'ATP. Un'altra proteina chiamata Uvr D codificata dal gene uvrD è un enzima helicase II che svolge il DNA che deriva dal rilascio di un segmento di DNA danneggiato a singolo filamento. Questo lascia una lacuna nell'elica del DNA. Dopo che il segmento danneggiato è stato asportato, rimane una lacuna di 12-13 nucleotidi nel filamento del DNA. Questo viene riempito dall'enzima I della polimerasi di DNA e il nick viene sigillato dalla ligasi del DNA. L'ATP è richiesto in tre fasi di questa reazione. Il meccanismo NER può essere identificato anche negli esseri umani di mammifero. Nell'uomo, la condizione della pelle chiamata Xeroderma pigmentoso è dovuta ai dimeri del DNA causati dall'irradiazione UV. I geni XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF e XPG producono proteine per sostituire il danno al DNA. Le proteine dei geni XPA, XPC, XPE, XPF e XPG hanno l'attività della nucleasi. D'altra parte, le proteine dei geni XPB e XPD mostrano l'attività elicasi che gli analoghi a Uvr D in E coli.
Figura 01: riparazione dell'escissione di nucleotidi
Che cosa è Mismatch Repair?
Il sistema di riparazione delle mismatch è iniziato durante la sintesi del DNA. Anche con la subunità funzionale €, la DNA polimerasi III consente l'incorporazione di un nucleotide sbagliato per la sintesi ogni 108 coppie di basi. Le proteine di riparazione non compatibili riconoscono questo nucleotide, lo depongono e lo sostituiscono con il corretto nucleotide responsabile del grado finale di accuratezza. La metilazione del DNA è cruciale per le proteine MMR per riconoscere il filamento madre dal filamento appena sintetizzato. La metilazione del nucleotide di adenina (A) in un motivo GATC di un filamento appena sintetizzato è un po 'ritardata. D'altra parte, il filamento genitore adenina nucleotide nel motivo GATC è già metilato. Le proteine MMR riconoscono il filamento appena sintetizzato da questa differenza dal filamento madre e iniziano la riparazione del disaccoppiamento in un filamento appena sintetizzato prima che venga metilato. Le proteine MMR dirigono la loro attività di riparazione ad asportare il nucleotide sbagliato prima che il filamento di DNA appena replicato venga metilato. Gli enzimi Mut H, Mut L e Mut S codificati dai geni mut H, mut L, mut S catalizzano queste reazioni in Ecoli. La proteina Mut S riconosce sette su otto possibili coppie di base di disaccoppiamento ad eccezione di C: C, e si lega al sito di mancata corrispondenza nel DNA duplex. Con gli ATP legati, Mut L e Mut S si uniscono al complesso in seguito. Il complesso trasporta alcune migliaia di coppie di basi fino a trovare un motivo GATC emimetilato. L'attività di nucleasi dormienti della proteina Mut H si attiva quando trova un motivo GATC emimetilato. Fende il filamento di DNA non metilato lasciando un nick 5 'al nucleotide G del motivo GATC non metilato (filamento di DNA appena sintetizzato). Quindi lo stesso filone sull'altro lato del mismatch è intaccato da Mut H. Nel resto dei passaggi, le azioni collettive di Uvr D una proteina elicasi, Mut U, SSB e esonucleasi I eccitano il nucleotide errato nel single-stranded DNA. Lo spazio che si forma nell'asportazione viene riempito dalla DNA polimerasi III e sigillato dalla ligasi. Un sistema simile può essere identificato nei topi e negli umani. La mutazione di hMLH1 umana, hMSH1 e hMSH2 è coinvolta nel cancro del colon ereditario non poliposico che deregola la divisione cellulare delle cellule del colon.
Figura 02: riparazione di mancata corrispondenza
Qual è la differenza tra il Mismatch Repair e il Nucleotide Excision Repair?
Riparazione non compatibile con riparazione dell'escavazione del nucleotide | |
| Il sistema di riparazione di mancanza corrispondenza si verifica durante la post-replica. | Questo è coinvolto nella rimozione dei dimeri di pirimidina a causa di irradiazione U.V e altre lesioni del DNA dovute ad addotto chimico. |
| enzimi | |
| È catalizzata da Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB e exonuclease I. | È catalizzata dagli enzimi Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| La metilazione | |
| È fondamentale iniziare la reazione. | La metilazione del DNA non è richiesta per iniziare la reazione. |
| Azione di enzimi | |
| Mut H è un'endonucleasi. | Uvr B e Uvr C sono esonucleasi. |
| Occasione | |
| Questo accade in modo specifico durante la replica. | Questo accade quando esposto a U.V o mutageni chimici, non durante la replicazione |
| Conservazione | |
| È altamente conservato | Non è altamente conservato. |
| Gap Filling | |
| È fatto dalla DNA polimerasi III. | È fatto dalla DNA polimerasi I. |
Riassunto: riparazione di mancanza di corrispondenza e riparazione dell'escavazione del nucleotide
La riparazione per mancata corrispondenza (MMR) e la riparazione dell'escissione di nucleotidi (NER) sono due meccanismi che avvengono nella cellula al fine di correggere i danni al DNA e le distorsioni causate da vari agenti. Questi sono chiamati collettivamente come meccanismi di riparazione del DNA. La riparazione dell'escissione di nucleotidi ripara i danni al nucleotide modificato, tipicamente quei danni significativi della doppia elica del DNA che si verificano a causa dell'esposizione all'irradiazione U.V e agli addotti chimici. Le proteine di riparazione non compatibili riconoscono il nucleotide sbagliato, lo depongono e lo sostituiscono con il corretto nucleotide. Questo processo è responsabile del grado finale di precisione durante la replica.
Riferimento:
1.Cooper, Geoffrey M. "DNA Repair." The Cell: A Molecular Approach. 2a edizione. US National Library of Medicine, 01 gennaio 1970. Web. 09 marzo 2017.
2. "Meccanismi e funzioni della riparazione del mismatch del DNA". Ricerca sulle cellule. U.S. National Library of Medicine, n. Web. 09 marzo 2017.
Cortesia dell'immagine:
1. "Nucleotide Excision Repair-journal.pbio.0040203.g001" Di Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC BY 2,5) attraverso Commons Wikimedia
2. "La riparazione del disadattamento del DNA Ecoli" Di Kenji Fukui - (CC BY 4.0) attraverso Commons Wikimedia
