Unterschied Zwischen Fehlpaarungsreparatur Und Nucleotid-Exzisionsreparatur

2024 Autor: Mildred Bawerman | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 08:37

Hauptunterschied - Fehlpaarungsreparatur vs. Nucleotid-Exzisionsreparatur

Pro Tag treten in der Zelle Zehntausende von DNA-Schäden auf. Es induziert Veränderungen der Zellprozesse wie Replikation, Transkription sowie die Lebensfähigkeit der Zelle. In einigen Fällen können durch diese DNA-Schäden verursachte Mutationen zu schädlichen Krankheiten wie Krebs und altersbedingten Syndromen führen (z. B. Progeria). Unabhängig von diesen Schäden initiiert die Zelle einen hochorganisierten Kaskadenreparaturmechanismus, der als DNA-Schadensantworten bezeichnet wird. Im zellulären System wurden mehrere DNA-Reparatursysteme identifiziert; Diese sind als Basis-Exzisionsreparatur (BER), Fehlpaarungsreparatur (MMR), Nucleotid-Exzisionsreparatur (NER) und Doppelstrangbruchreparatur bekannt. Die Nucleotid-Exzisionsreparatur ist ein äußerst vielseitiges System, das sperrige DNA-Läsionen mit Helixverzerrung erkennt und entfernt. Andererseits ersetzt die Nichtübereinstimmungsreparatur falsch eingebaute Basen während der Replikation. Der Hauptunterschied zwischen Fehlpaarungsreparatur und Nukleotid-Exzisionsreparatur besteht darin, dass die Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER) verwendet wird, um Pyrimidindimere zu entfernen, 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 falsch eingebauten Basen spielt entkam während der Nachreplikation den Replikationsenzymen (DNA-Polymerase 1). Zusätzlich zu nicht übereinstimmenden Basen können MMR-Systemproteine auch die Insertions- / Deletionsschleifen (IDL) reparieren, die das Ergebnis des Polymeraseschlupfens während der Replikation repetitiver DNA-Sequenzen sind.

INHALT

1. Überblick und Hauptunterschied

2. Was ist eine Fehlpaarungsreparatur

? 3. Was ist eine Nucleotid-Exzisionsreparatur?

4. Nebeneinander-Vergleich - Fehlpaarungsreparatur und Nucleotid-Exzisionsreparatur

5. Zusammenfassung

Was ist Nucleotid-Exzisionsreparatur?

Das herausragendste Merkmal der Nukleotid-Exzisionsreparatur ist, dass sie die modifizierten Nukleotidschäden repariert, die durch signifikante Verzerrungen in der DNA-Doppelhelix verursacht werden. Es wird bei fast allen bisher untersuchten Organismen beobachtet. Uvr A, Uvr B, Uvr C (Excinukleasen) Uvr D (eine Helikase) sind die bekanntesten an der NER beteiligten Enzyme, die die Reparatur von DNA im Modellorganismus Ecoli auslösen. Der Uvr ABC-Enzymkomplex mit mehreren Untereinheiten produziert die Uvr A-, Uvr B- und Uvr C-Polypeptide. Die Gene, die für die oben genannten Polypeptide codiert sind, sind uvr A, uvr B, uvr C. Die Enzyme uvr A und B erkennen gemeinsam die durch Schäden verursachte Verzerrung, die durch UV-Bestrahlung an der DNA-Doppelhelix wie Pyrimidin-Dimmern verursacht wird. 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 weiteres Protein namens Uvr D, das vom uvrD-Gen codiert wird, ist ein Helikase-II-Enzym, das die DNA abwickelt, die aus der Freisetzung eines einzelsträngigen beschädigten DNA-Segments resultiert. Dies hinterlässt eine Lücke in der DNA-Helix. Nachdem das beschädigte Segment herausgeschnitten wurde, verbleibt eine 12-13-Nucleotidlücke im DNA-Strang. Dies wird durch das DNA-Polymeraseenzym I aufgefüllt und der Nick durch die DNA-Ligase versiegelt. ATP wird in drei Schritten dieser Reaktion benötigt. Der NER-Mechanismus kann auch bei säugetierähnlichen Menschen identifiziert werden. Beim Menschen ist der als Xeroderma pigmentosum bezeichnete Hautzustand auf die durch UV-Bestrahlung verursachten DNA-Dimere zurückzuführen. Die Gene XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF und XPG produzieren Proteine, um DNA-Schäden zu ersetzen. Die Proteine der Gene XPA,XPC, XPE, XPF und XPG haben die Nukleaseaktivität. Andererseits zeigen die Proteine der XPB- und XPD-Gene die Helikaseaktivität, die zu Uvr D in E coli analog ist.

Abbildung 01: Reparatur der Nucleotid-Exzision

Was ist eine Fehlanpassungsreparatur?

Das Fehlpaarungsreparatursystem wird während der DNA-Synthese initiiert. Selbst mit der funktionellen € -Untereinheit ermöglicht die DNA-Polymerase III den Einbau eines falschen Nukleotids für die Synthese alle 10 ⁸Basenpaare. Fehlpaarungsreparaturproteine erkennen dieses Nukleotid, entfernen es und ersetzen es durch das richtige Nukleotid, das für den endgültigen Genauigkeitsgrad verantwortlich ist. Die DNA-Methylierung ist für MMR-Proteine von entscheidender Bedeutung, um den Elternstrang aus dem neu synthetisierten Strang zu erkennen. Die Methylierung des Adenin (A) -Nukleotids in einem GATC-Motiv eines neu synthetisierten Strangs ist etwas verzögert. Andererseits ist das Adenin-Nucleotid des Elternstrangs im GATC-Motiv bereits methyliert. MMR-Proteine erkennen den neu synthetisierten Strang an diesem Unterschied zum Elternstrang und beginnen mit der Reparatur von Fehlpaarungen in einem neu synthetisierten Strang, bevor er methyliert wird. Die MMR-Proteine steuern ihre Reparaturaktivität, um das falsche Nukleotid auszuschneiden, 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, kodiert werdenmut S katalysieren diese Reaktionen in Ecoli. Das Mut S-Protein erkennt sieben von acht möglichen Fehlpaarungsbasenpaaren mit Ausnahme von C: C und bindet an der Stelle der Fehlpaarung in der Duplex-DNA. Mit gebundenen ATPs treten Mut L und Mut S später dem Komplex bei. Der Komplex transloziert einige tausend Basenpaare, bis er ein hemimethyliertes GATC-Motiv findet. Die ruhende Nukleaseaktivität des Mut H-Proteins wird aktiviert, sobald es ein hemimethyliertes GATC-Motiv findet. Es spaltet den nicht methylierten DNA-Strang und hinterlässt einen 5'-Nick am G-Nucleotid des nicht methylierten GATC-Motivs (neu synthetisierter DNA-Strang). Dann wird derselbe Strang auf der anderen Seite der Fehlpaarung von Mut H geklaut. In den restlichen Schritten werden durch die kollektiven Wirkungen von Uvr D, einem Helikase-Protein, Mut U, SSB und Exonuklease I das falsche Nukleotid im Einzelstrang ausgeschnitten DNA. Die Lücke, die bei der Exzision entsteht, wird von der DNA-Polymerase III ausgefüllt und durch Ligase verschlossen. Ein ähnliches System kann bei Mäusen und Menschen identifiziert werden. Die Mutation von menschlichem hMLH1, hMSH1 und hMSH2 ist an erblichem Dickdarmkrebs ohne Polypose beteiligt, der die Zellteilung von Dickdarmzellen dereguliert.

Abbildung 02: Reparatur von Fehlanpassungen

Was ist der Unterschied zwischen Fehlpaarungsreparatur und Nucleotid-Exzisionsreparatur?

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Fehlpaarungsreparatur vs Nucleotid-Exzisionsreparatur
Das 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 durch Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB und Exonuklease I katalysiert.	Es wird durch die Enzyme Uvr A, Uvr B, Uvr C und UvrD katalysiert.
Methylierung
Es ist entscheidend, die Reaktion zu initiieren.	Eine DNA-Methylierung ist zur Initiierung der Reaktion nicht erforderlich.
Wirkung von Enzymen
Mut H ist eine Endonuklease.	Uvr B und Uvr C sind Exonukleasen.
Gelegenheit
Dies geschieht speziell während der Replikation.	Dies geschieht, wenn es UV- oder chemischen Mutagenen ausgesetzt wird, nicht während der Replikation
Erhaltung
Es ist sehr gut erhalten	Es ist nicht sehr konserviert.
Eine Lücke stopfen
Es wird durch DNA-Polymerase III durchgeführt.	Es wird durch DNA-Polymerase I durchgeführt.

Zusammenfassung - Fehlpaarungsreparatur vs. Nukleotid-Exzisionsreparatur

Mismatch Repair (MMR) und Nucleotide Excision Repair (NER) sind zwei Mechanismen, die in der Zelle stattfinden, um DNA-Schäden und Verzerrungen zu korrigieren, die durch verschiedene Wirkstoffe verursacht werden. Diese werden gemeinsam als DNA-Reparaturmechanismen bezeichnet. Die Nucleotid-Exzisionsreparatur repariert die modifizierten Nucleotidschäden, typischerweise jene signifikanten Schäden der DNA-Doppelhelix, die durch Einwirkung von UV-Bestrahlung und chemischen Addukten auftreten. Fehlpaarungsreparaturproteine erkennen das falsche Nukleotid, entfernen es und ersetzen es durch das richtige Nukleotid. Dieser Prozess ist für den endgültigen Genauigkeitsgrad während der Replikation verantwortlich.