Unterschied zwischen Fehlanpassungsreparatur und Nucleotidexzisionsreparatur
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Hauptunterschied - Fehlpaarungsreparatur vs. Nucleotidexzisionsreparatur
Täglich treten in der Zelle zehntausende DNA-Schäden auf. Es induziert Veränderungen in den Zellprozessen wie Replikation, Transkription sowie die Lebensfähigkeit der Zelle. In einigen Fällen können Mutationen, die durch diese DNA-Schäden verursacht werden, zu schädlichen Krankheiten wie Krebserkrankungen und mit dem Alterungsprozess assoziierten Syndromen führen (z. B. Progeria). Ungeachtet dieser Schäden initiiert die Zelle einen hochorganisierten Kaskadenreparaturmechanismus, der als DNA-Schadensreaktionen bezeichnet wird. Im zellulären System wurden mehrere DNA-Reparatursysteme identifiziert. Diese werden als Basenexzisionsreparatur (BER), Fehlanpassungsreparatur (MMR), Nucleotidexzisionsreparatur (NER), Doppelstrangbruchreparatur bezeichnet. Die Nucleotid-Exzisionsreparatur ist ein sehr vielseitiges System, das sperrige Helix-Verzerrungs-DNA-Läsionen erkennt und entfernt. Auf der anderen Seite ersetzt die Fehlanpassungsreparatur falsch eingebaute Basen während der Replikation. Der Hauptunterschied zwischen Fehlpaarungsreparatur und Nukleotid-Exzisionsreparatur ist der Nucleotid-Exzisionsreparatur (NER) wird zur Entfernung von Pyrimidindimeren verwendet, die durch UV-Bestrahlung und sperrige Helixläsionen gebildet werden, die durch chemische Addukte verursacht werden, während das Fehlpaarungsreparatursystem eine wichtige Rolle bei der Korrektur von inkorporierten Basen spielt, die während der Nachreplikation aus Replikationsenzymen (DNA-Polymerase 1) entweichen. Zusätzlich zu fehlangepassten Basen können MMR-Systemproteine auch die Insertions / Deletions-Loops (IDL) reparieren, die das Ergebnis des Polymerase-Slippage während der Replikation repetitiver DNA-Sequenzen sind.
INHALT
1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist Mismatch Repair?
3. Was ist Nucleotide Excision Repair?
4. Side-by-Side-Vergleich - Fehlpaarungsreparatur vs. Nucleotidexzisionsreparatur
5. Zusammenfassung
Was ist Nucleotide Excision Repair??
Das auffälligste Merkmal der Nukleotid-Exzisionsreparatur besteht darin, dass sie die durch starke Verzerrungen in der DNA-Doppelhelix verursachten modifizierten Nukleotidschäden repariert. Es wird in fast allen bisher untersuchten Organismen beobachtet. Uvr A, Uvr B, Uvr C (Excinucleasen) Uvr D (eine Helikase) sind die bekanntesten Enzyme, die an der NER beteiligt sind und die die Reparatur von DNA im Modellorganismus Ecoli auslösen. Der Uvr ABC-Multikomponenten-Enzymkomplex produziert die Uvr A-, Uvr B- und Uvr C-Polypeptide. Die für die zuvor genannten Polypeptide kodierten Gene sind uvr A, uvr B, uvr C. Die Uvr A- und B-Enzyme erkennen gemeinsam die durch Schaden verursachte Verzerrung, die an der DNA-Doppelhelix verursacht wird, wie beispielsweise Pyrimidin-Dimmer aufgrund von UV-Bestrahlung. Uvr A ist ein ATPase-Enzym und dies ist eine autokatalytische Reaktion. Dann verlässt Uvr A die DNA, während der Uvr BC-Komplex (aktive Nuklease) die DNA auf beiden Seiten des durch ATP katalysierten Schadens spaltet. Ein anderes Protein mit dem Namen Uvr D, das vom uvrD-Gen codiert wird, ist ein Helicase-II-Enzym, das die DNA aufwickelt, die aus der Freisetzung eines einzelsträngigen beschädigten DNA-Segments resultiert. Dies lässt eine Lücke in der DNA-Helix. Nachdem das beschädigte Segment ausgeschnitten wurde, verbleibt eine 12-13-Nukleotidlücke im DNA-Strang. Dieses wird durch das DNA-Polymerase-Enzym I aufgefüllt und der Nick wird durch die DNA-Ligase versiegelt. ATP ist in drei Schritten dieser Reaktion erforderlich. Der NER-Mechanismus kann auch beim Säugetier-ähnlichen Menschen identifiziert werden. Beim Menschen ist der Hautzustand Xeroderma pigmentosum auf die durch UV-Bestrahlung verursachten DNA-Dimere zurückzuführen. Die Gene XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF und XPG produzieren Proteine, die den DNA-Schaden ersetzen. Die Proteine der Gene XPA, XPC, XPE, XPF und XPG haben die Nuklease-Aktivität. Auf der anderen Seite zeigen die Proteine der XPB- und XPD-Gene die Helicase-Aktivität, die Uvr D-Analoga entspricht E coli.
Abbildung 01: Reparatur der Nukleotidexzision
Was ist Mismatch Repair??
Das Fehlanpassungs-Reparatursystem wird während der DNA-Synthese initiiert. Mit der DNA-Polymerase III kann selbst bei der funktionellen € -Untereinheit alle 10 ein falsches Nukleotid für die Synthese eingebaut werden8 Basenpaare. Mismatch-Reparaturproteine erkennen dieses Nukleotid, schneiden es aus und ersetzen es durch das richtige Nukleotid, das für den endgültigen Grad der Genauigkeit verantwortlich ist. Die DNA-Methylierung ist für MMR-Proteine ausschlaggebend, um den Ausgangsstrang aus dem neu synthetisierten Strang zu erkennen. Die Methylierung von Adenin (A) -Nukleotid in einem GATC-Motiv eines neu synthetisierten Strangs ist etwas verzögert. Andererseits ist der Stammstrang Adeninnukleotid im GATC-Motiv bereits methyliert. MMR-Proteine erkennen den neu synthetisierten Strang anhand dieses Unterschieds vom Ausgangsstrang und beginnen mit der Reparatur von Fehlpaarungen in einem neu synthetisierten Strang, bevor dieser methyliert wird. Die MMR-Proteine richten ihre Reparaturaktivität darauf aus, das falsche Nukleotid zu entfernen, bevor der neu replizierte DNA-Strang methyliert wird. Die Enzyme Mut H, Mut L und Mut S, die von den Genen Mut H, Mut L und Mut S kodiert werden, katalysieren diese Reaktionen in Ecoli. Das Mut S-Protein erkennt sieben von acht möglichen Basenpaaren mit Fehlpaarung außer C: C und bindet an der Fehlpaarungsstelle in der Duplex-DNA. Bei gebundenen ATPs schließen sich Mut L und Mut S später an den Komplex an. Der Komplex verschiebt einige tausend Basenpaare, bis er ein hemimethyliertes GATC-Motiv findet. Die ruhende Nuklease-Aktivität des Mut H-Proteins wird aktiviert, sobald ein hemimethyliertes GATC-Motiv gefunden wird. Es spaltet den unmethylierten DNA-Strang, wobei ein 5'-Nick-G-Nukleotid eines unmethylierten GATC-Motivs verbleibt (neu synthetisierter DNA-Strang). Dann wird derselbe Strang auf der anderen Seite der Fehlpaarung von Mut H genäht. In den restlichen Schritten entfernen die kollektiven Aktionen von Uvr D ein Helikaseprotein, Mut U, SSB und Exonuclease I das falsche Nukleotid im Einzelstrang DNA. Die in der Exzision gebildete Lücke wird durch die DNA-Polymerase III aufgefüllt und durch Ligase verschlossen. Ein ähnliches System kann bei Mäusen und Menschen identifiziert werden. Die Mutation von humanem hMLH1, hMSH1 und hMSH2 ist an erblichem Nicht-Polypose-Darmkrebs beteiligt, der die Zellteilung von Kolonzellen dereguliert.
Abbildung 02: Fehlanpassungsreparatur
Was ist der Unterschied zwischen Mismatch Repair und Nucleotide Excision Repair??
Fehlpaarungsreparatur vs. Nucleotidexzisionsreparatur | |
| Mismatch-Reparatursystem tritt während der Nachreplikation auf. | Dies ist an der Entfernung von Pyrimidindimeren aufgrund von UV-Bestrahlung und anderen DNA-Läsionen aufgrund von chemischem Addukt beteiligt. |
| Enzyme | |
| Es wird von Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB und Exonuclease I katalysiert. | Es wird durch Enzyme Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD katalysiert. |
| Methylierung | |
| Es ist entscheidend, die Reaktion einzuleiten. | Zum Starten der Reaktion ist keine DNA-Methylierung erforderlich. |
| Wirkung von Enzymen | |
| Mutation H ist eine Endonuklease. | Uvr B und Uvr C sind Exonukleasen. |
| Gelegenheit | |
| Dies geschieht speziell während der Replikation. | Dies geschieht, wenn Sie U.V oder chemischen Mutagenen ausgesetzt sind, nicht während der Replikation |
| Erhaltung | |
| Es ist hoch konserviert | Es ist nicht hoch konserviert. |
| Eine Lücke stopfen | |
| Dies geschieht durch DNA-Polymerase III. | Dies geschieht durch DNA-Polymerase I. |
Zusammenfassung - Fehlpaarungsreparatur vs. Nucleotidexzisionsreparatur
Fehlpaarungsreparatur (MMR) und Nucleotide Excision Repair (NER) sind zwei Mechanismen, die in der Zelle stattfinden, um DNA-Schäden und Verzerrungen zu beheben, die durch verschiedene Agenten verursacht werden. Diese werden zusammenfassend als DNA-Reparaturmechanismen bezeichnet. Die Reparatur der Nucleotid-Exzision repariert die modifizierten Nucleotidschäden, typischerweise diejenigen signifikanten Schäden der DNA-Doppelhelix, die aufgrund der Exposition gegenüber UV-Bestrahlung und chemischen Addukten auftreten. Mismatch-Reparaturproteine erkennen das falsche Nukleotid, schneiden es aus und ersetzen es durch das korrekte Nukleotid. Dieser Prozess ist für die endgültige Genauigkeit während der Replikation verantwortlich.
Referenz:
1. Cooper, Geoffrey M. "DNA Repair". Die Zelle: Ein molekularer Ansatz. 2. Ausgabe. National Library of Medicine, 1. Januar 1970. Web. 09. März 2017.
2. "Mechanismen und Funktionen der DNA-Fehlpaarungsreparatur". Zellforschung. US National Library of Medicine, n. D. Netz. 09. März 2017.
Bildhöflichkeit:
1. “Nucleotide Excision Repair-journal.pbio.0040203.g001” Von Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC BY 2.5) über Commons Wikimedia
2. “DNA-Fehlanpassungsreparatur Ecoli” Von Kenji Fukui - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
