Differenza chiave: riparazione per mancata corrispondenza vs riparazione per escissione di nucleotidi
Decine e migliaia di danni al DNA si verificano nella cellula 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 riparazione per escissione di base (BER), riparazione per mancata corrispondenza (MMR), riparazione per escissione di nucleotidi (NER), riparazione per rottura a doppio filamento. La riparazione per escissione dei nucleotidi è un sistema altamente versatile che riconosce le ingombranti lesioni del DNA da distorsione dell'elica e le rimuove. D'altra parte, la riparazione della mancata corrispondenza sostituisce le basi incorporate in modo errato durante la replica. La differenza fondamentale tra la riparazione del disadattamento e la riparazione dell'escissione del nucleotide è che la riparazione dell'escissione del nucleotide (NER) viene utilizzata per rimuovere i dimeri della pirimidina formati dall'irradiazione UV e dalle lesioni voluminose dell'elica causate da addotti chimici mentre il sistema di riparazione del disadattamento gioca un ruolo importante nella correzione delle basi incorporate male che hanno sfuggito agli enzimi di replicazione (DNA polimerasi 1) durante la postreplicazione. Oltre alle basi non corrispondenti, le proteine del sistema MMR possono anche riparare gli anelli di inserzione / delezione (IDL) che sono i risultati dello slittamento della polimerasi durante la replicazione di sequenze di DNA ripetitive.
INDICE
1. Panoramica e differenza chiave
2. Che cos'è la riparazione per mancata corrispondenza
3. Che cos'è la riparazione per escissione di nucleotidi
4. Confronto affiancato - Riparazione per mancata corrispondenza vs riparazione per escissione di nucleotidi
5. Riepilogo
Cos'è la riparazione per escissione di nucleotidi?
La caratteristica più distintiva della riparazione per escissione dei nucleotidi è che ripara i danni ai nucleotidi 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 suddetti polipeptidi sono uvr A, uvr B, uvr C. Gli enzimi Uvr A e B riconoscono collettivamente la distorsione indotta dal danno che è causata alla doppia elica del DNA come i dimmer della pirimidina a causa dell'irradiazione UV. Uvr A è un enzima ATPasi e questa è una reazione autocatalitica. Quindi Uvr A lascia il DNA mentre il complesso Uvr BC (nucleasi attiva) fende il DNA in entrambi i lati del danno catalizzato dall'ATP. Un'altra proteina chiamata Uvr D codificata dal gene uvrD è un enzima elicasi II che svolge il DNA che risulta dal rilascio di un segmento di DNA danneggiato a filamento singolo. Questo lascia uno spazio nell'elica del DNA. Dopo che il segmento danneggiato è stato asportato, nel filamento di DNA rimane un gap di 12-13 nucleotidi. Questo viene riempito dall'enzima DNA polimerasi I e il nick è sigillato dalla DNA ligasi. L'ATP è richiesto in tre fasi di questa reazione. Il meccanismo NER può essere identificato anche negli esseri umani simili ai mammiferi. Negli esseri umani, 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 i danni al DNA. Le proteine dei geni XPA,XPC, XPE, XPF e XPG hanno l'attività nucleasica. D'altra parte, le proteine dei geni XPB e XPD mostrano l'attività dell'elicasi che è analoga a Uvr D in E coli.
Figura 01: riparazione dell'escissione di nucleotidi
Che cos'è la riparazione della mancata corrispondenza?
Il sistema di riparazione della mancata corrispondenza viene avviato 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 10 8coppie di basi. Le proteine di riparazione della mancata corrispondenza riconoscono questo nucleotide, lo asportano e lo sostituiscono con il nucleotide corretto responsabile del grado finale di accuratezza. La metilazione del DNA è fondamentale per le proteine MMR per riconoscere il filamento genitore dal filamento appena sintetizzato. La metilazione del nucleotide dell'adenina (A) in un motivo GATC di un filamento appena sintetizzato è leggermente ritardata. D'altra parte, il nucleotide dell'adenina del filamento genitore nel motivo GATC è già metilato. Le proteine MMR riconoscono il filamento appena sintetizzato da questa differenza dal filamento genitore e iniziano la riparazione del disadattamento in un filamento appena sintetizzato prima che venga metilato. Le proteine MMR dirigono la loro attività di riparazione per 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 catalizza queste reazioni in Ecoli. La proteina Mut S riconosce sette delle otto possibili coppie di basi non corrispondenti tranne C: C e si lega al sito della mancata corrispondenza nel DNA duplex. Con gli ATP legati, Mut L e Mut S si uniscono al complesso in seguito. Il complesso trasloca a poche migliaia di paia di basi fino a trovare un motivo GATC emimetilato. L'attività nucleasica dormiente della proteina Mut H viene attivata una volta che 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 filamento sull'altro lato del disadattamento viene intaccato da Mut H. Nel resto dei passaggi, le azioni collettive di Uvr D una proteina elicasi, Mut U, SSB ed esonucleasi I asportano il nucleotide errato nel singolo filamento DNA. Lo spazio che si forma nell'escissione viene riempito dalla DNA polimerasi III e sigillato dalla ligasi. Un sistema simile può essere identificato nei topi e negli esseri umani. La mutazione di hMLH1 umano, hMSH1 e hMSH2 è coinvolta nel cancro del colon ereditario non poliposico che deregolamentazione la divisione cellulare delle cellule del colon.
Figura 02: riparazione della mancata corrispondenza
Qual è la differenza tra riparazione per mancata corrispondenza e riparazione per escissione di nucleotidi?
Articolo diff. Al centro prima della tabella
Riparazione di mancata corrispondenza vs riparazione di escissione di nucleotidi |
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| Il sistema di riparazione della mancata corrispondenza si verifica durante la post-replica. | Questo è coinvolto nella rimozione dei dimeri della pirimidina a causa dell'irradiazione UV e di altre lesioni del DNA dovute all'addotto chimico. |
| Enzimi | |
| È catalizzato da Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB ed esonucleasi I. | È catalizzato dagli enzimi Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metilazione | |
| È fondamentale avviare la reazione. | La metilazione del DNA non è necessaria per avviare la reazione. |
| Azione degli enzimi | |
| Mut H è un'endonucleasi. | Uvr B e Uvr C sono esonucleasi. |
| Occasione | |
| Ciò accade specificamente durante la replica. | Ciò accade se esposto a UV o mutageni chimici, non durante la replicazione |
| Conservazione | |
| È altamente conservato | Non è altamente conservato. |
| Riempimento gap | |
| È fatto dalla DNA polimerasi III. | È fatto dalla DNA polimerasi I. |
Riepilogo: riparazione per mancata corrispondenza vs riparazione per escissione di nucleotidi
Mismatch repair (MMR) e Nucleotide excision repair (NER) sono due meccanismi che avvengono nella cellula al fine di correggere i danni e le distorsioni del DNA causati da vari agenti. Questi sono denominati collettivamente come meccanismi di riparazione del DNA. La riparazione per escissione dei nucleotidi ripara i danni ai nucleotidi modificati, tipicamente quei danni significativi della doppia elica del DNA che si verificano a causa dell'esposizione all'irradiazione UV e agli addotti chimici. Le proteine di riparazione non corrispondenti riconoscono il nucleotide sbagliato, lo asportano e lo sostituiscono con il nucleotide corretto. Questo processo è responsabile del grado finale di accuratezza durante la replica.
