Pagrindinis skirtumas – neatitikimo taisymas ir nukleotidų pašalinimo taisymas
Per dieną ląstelėje įvyksta dešimtys ir tūkstančiai DNR pažeidimų. Jis sukelia pokyčius ląstelėse, tokiose kaip replikacija, transkripcija ir ląstelės gyvybingumas. Kai kuriais atvejais dėl šių DNR pažeidimų sukeltos mutacijos gali sukelti žalingas ligas, tokias kaip vėžys ir su senėjimu susiję sindromai (pvz., progerija). Nepaisant šių pažeidimų, ląstelė inicijuoja labai organizuotą kaskados taisymo mechanizmą, vadinamą DNR pažeidimo atsaku. Ląstelių sistemoje buvo nustatytos kelios DNR taisymo sistemos; jie žinomi kaip bazinio iškirpimo taisymas (BER), neatitikimo taisymas (MMR), nukleotidų iškirpimo taisymas (NER), dvigubos grandinės pertraukos taisymas. Nukleotidų ekscizijos taisymas yra labai universali sistema, kuri atpažįsta didelių gabaritų spiralės iškraipymo DNR pažeidimus ir juos pašalina. Kita vertus, neatitikimo taisymas pakeičia netinkamai įtrauktas bazes replikacijos metu. Pagrindinis skirtumas tarp neatitikimo taisymo ir nukleotidų pašalinimo taisymo yra tas, kad nukleotidų pašalinimo taisymas (NER) yra naudojamas pirimidino dimerams, susidariusiems UV spinduliuotei, pašalinti ir dideliems spiralės pažeidimams, kuriuos sukelia cheminiai aduktai, pašalinti, o neatitikimo taisymo sistema atlieka svarbų vaidmenį taisant netinkamai inkorporuotas bazes, kurios poreplikacijos metu pabėgo nuo replikacijos fermentų (DNR polimerazės 1). Be nesutampančių bazių, MMR sistemos b altymai taip pat gali pataisyti įterpimo/delecijos kilpas (IDL), kurios yra polimerazės slydimo rezultatas replikuojant pasikartojančias DNR sekas.
Kas yra nukleotidų ekscizijos taisymas?
Ryškiausias nukleotidų ekscizijos taisymo bruožas yra tai, kad jis atitaiso modifikuotų nukleotidų pažeidimus, atsiradusius dėl didelių DNR dvigubos spiralės iškraipymų. Jis pastebimas beveik visuose iki šiol ištirtuose organizmuose. Uvr A, Uvr B, Uvr C (eksinukleazės) Uvr D (helikazė) yra geriausiai žinomi fermentai, dalyvaujantys NER, skatinantys DNR atstatymą modeliniame organizme Ecoli. Uvr ABC kelių subvienetų fermentų kompleksas gamina Uvr A, Uvr B, Uvr C polipeptidus. Pirmiau minėtų polipeptidų užkoduoti genai yra uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A ir B fermentai kartu atpažįsta DNR dvigubos spiralės sukeltą pažeidimo iškraipymą, pvz., pirimidino dimmerius dėl UV spinduliavimo. Uvr A yra ATPazės fermentas ir tai yra autokatalitinė reakcija. Tada Uvr A palieka DNR, o Uvr BC kompleksas (aktyvi nukleazė) suskaido DNR abiejose pažeidimo, kurį katalizavo ATP, pusėse. Kitas b altymas, vadinamas Uvr D, užkoduotas uvrD geno, yra helikazės II fermentas, išvyniojantis DNR, atsirandančią dėl vienos grandinės pažeisto DNR segmento atpalaidavimo. Tai palieka tarpą DNR spiralėje. Iškirpus pažeistą segmentą, DNR grandinėje lieka 12-13 nukleotidų tarpas. Jį užpildo DNR polimerazės fermentas I, o plyšį užsandarina DNR ligazė. ATP reikia trijuose šios reakcijos etapuose. NER mechanizmą galima nustatyti ir į žinduolius panašiems žmonėms. Žmonėms odos liga, vadinama Xeroderma pigmentosum, atsiranda dėl UV spinduliuotės sukeltų DNR dimerų. Genai XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF ir XPG gamina b altymus, pakeičiančius DNR pažeidimus. Genų XPA, XPC, XPE, XPF ir XPG b altymai turi nukleazės aktyvumą. Kita vertus, XPB ir XPD genų b altymai rodo helikazės aktyvumą, kuris yra analogiškas Uvr D E coli.
01 pav. Nukleotidų pašalinimo taisymas
Kas yra neatitikimų taisymas?
Neatitikimo taisymo sistema paleidžiama DNR sintezės metu. Net ir naudojant funkcinį € subvienetą, DNR polimerazė III leidžia sintezei įtraukti netinkamą nukleotidą kas 108 bazių porų. Neatitikimo taisymo b altymai atpažįsta šį nukleotidą, jį išpjausto ir pakeičia tinkamu nukleotidu, atsakingu už galutinį tikslumo laipsnį. DNR metilinimas yra labai svarbus, kad MMR b altymai atpažintų pradinę grandinę iš naujai susintetintos grandinės. Adenino (A) nukleotido metilinimas naujai susintetintos grandinės GATC motyve yra šiek tiek atidėtas. Kita vertus, pirminės grandinės adenino nukleotidas GATC motyve jau metilintas. MMR b altymai atpažįsta naujai susintetintą grandinę pagal šį skirtumą nuo pradinės grandinės ir pradeda neatitikimą naujai susintetintoje grandinėje, kol ji metilinama. MMR b altymai nukreipia savo taisomąjį aktyvumą, kad pašalintų netinkamą nukleotidą prieš naujai replikuotai DNR grandinei metilinant. Fermentai Mut H, Mut L ir Mut S, užkoduoti genų mut H, mut L, mut S, katalizuoja šias Ecoli reakcijas. Mut S b altymas atpažįsta septynias iš aštuonių galimų nesutapimo bazių porų, išskyrus C:C, ir jungiasi dvipusės DNR neatitikimo vietoje. Su susietais ATP, Mut L ir Mut S prie komplekso prisijungia vėliau. Kompleksas perkelia kelis tūkstančius bazinių porų, kol randa hemimetilintą GATC motyvą. Neveikiantis Mut H b altymo nukleazės aktyvumas suaktyvinamas, kai tik randa hemimetilintą GATC motyvą. Jis suskaido nemetilintą DNR grandinę, palikdamas 5′ pjūvį prie nemetilinto GATC motyvo G nukleotido (naujai susintetinta DNR grandinė). Tada tą pačią grandinę, esančią kitoje neatitikimo pusėje, įtraukia Mut H. Likusiuose etapuose kolektyviniai Uvr D a helikazės b altymo, Mut U, SSB ir egzonukleazės I veiksmai pašalina neteisingą nukleotidą viengrande. DNR. Iškirpimo metu susidaręs tarpas užpildomas DNR polimeraze III ir uždaromas ligaze. Panašią sistemą galima nustatyti pelėms ir žmonėms. Žmogaus hMLH1, hMSH1 ir hMSH2 mutacijos yra susijusios su paveldimu nepolipoziniu gaubtinės žarnos vėžiu, kuris panaikina gaubtinės žarnos ląstelių dalijimąsi.
02 pav.: neatitikimų taisymas
Kuo skiriasi neatitikimo taisymas ir nukleotidų pašalinimo taisymas?
Neatitikimų taisymas ir nukleotidų pašalinimo taisymas |
|
| Neatitikimų taisymo sistema atsiranda po replikacijos. | Tai susiję su pirimidino dimerų pašalinimu dėl UV spinduliuotės ir kitų DNR pažeidimų dėl cheminio adukto. |
| Fermentai | |
| Jį katalizuoja Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB ir egzonukleazė I. | Jį katalizuoja Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD fermentai. |
| Metilinimas | |
| Labai svarbu pradėti reakciją. | Reakcijai inicijuoti DNR metilinimo nereikia. |
| Fermentų veikimas | |
| Mut H yra endonukleazė. | Uvr B ir Uvr C yra egzonukleazės. |
| Proga | |
| Tai atsitinka būtent replikacijos metu. | Tai atsitinka veikiant UV arba cheminiams mutagenams, o ne replikacijos metu |
| Apsauga | |
| Jis labai išsaugotas | Jis nėra labai išsaugotas. |
| Prašo užpildymas | |
| Tai atlieka DNR polimerazė III. | Tai atlieka DNR polimerazė I. |
Santrauka – neatitikimo taisymas ir nukleotidų pašalinimo taisymas
Neatitikimų taisymas (MMR) ir Nukleotidų pašalinimo taisymas (NER) yra du mechanizmai, vykstantys ląstelėje, siekiant ištaisyti DNR pažeidimus ir iškraipymus, kuriuos sukelia įvairūs veiksniai. Jie bendrai vadinami DNR taisymo mechanizmais. Nukleotidų ekscizijos taisymas ištaiso modifikuotų nukleotidų pažeidimus, paprastai tuos reikšmingus DNR dvigubos spiralės pažeidimus, kurie atsiranda dėl UV spinduliuotės ir cheminių aduktų poveikio. Neatitikimą taisantys b altymai atpažįsta netinkamą nukleotidą, jį išpjausto ir pakeičia tinkamu nukleotidu. Šis procesas yra atsakingas už galutinį tikslumo laipsnį replikacijos metu.
