Sự khác biệt chính - Sửa chữa Không phù hợp và Sửa chữa Loại bỏ Nucleotide
Hàng chục và hàng nghìn DNA tổn thương xảy ra trong tế bào mỗi ngày. Nó gây ra những thay đổi đối với các quá trình tế bào như sao chép, phiên mã cũng như khả năng tồn tại của tế bào. Trong một số trường hợp, đột biến gây ra bởi những tổn thương DNA này có thể dẫn đến các bệnh nguy hiểm như ung thư và các hội chứng liên quan đến lão hóa (ví dụ: Progeria). Bất kể những thiệt hại này, tế bào bắt đầu một cơ chế sửa chữa theo tầng có tổ chức cao được gọi là phản ứng tổn thương DNA. Một số hệ thống sửa chữa DNA đã được xác định trong hệ thống tế bào; chúng được gọi là Sửa chữa cắt bỏ cơ sở (BER), Sửa chữa không khớp (MMR), Sửa chữa cắt bỏ nucleotide (NER), Sửa chữa đứt sợi đôi. Sửa chữa cắt bỏ nucleotide là một hệ thống rất linh hoạt giúp nhận biết các tổn thương DNA biến dạng xoắn cồng kềnh và loại bỏ chúng. Mặt khác, sửa chữa không phù hợp thay thế các cơ sở được kết hợp sai trong quá trình sao chép. Sự khác biệt chính giữa sửa chữa không phù hợp và sửa chữa cắt bỏ nucleotide là sửa chữa cắt bỏ nucleotide (NER) được sử dụng để loại bỏ các dimer pyrimidine được hình thành do chiếu tia UV và các tổn thương xoắn cồng kềnh do các chất phụ gia hóa học gây ra trong khi hệ thống sửa chữa không phù hợp đóng một vai trò quan trọng trong việc sửa chữa các cơ sở kết hợp sai có thoát khỏi các enzym sao chép (DNA polymerase 1) trong quá trình sao chép. Ngoài các bazơ không khớp, các protein của hệ thống MMR cũng có thể sửa chữa các vòng chèn / xóa (IDL) là kết quả của sự trượt polymerase trong quá trình sao chép các chuỗi DNA lặp lại.
Sửa chữa loại bỏ Nucleotide là gì?
Đặc điểm nổi bật nhất của việc sửa chữa cắt bỏ nucleotide là nó sửa chữa các tổn thương nucleotide bị sửa đổi gây ra bởi những biến dạng đáng kể trong chuỗi xoắn kép DNA. Nó được quan sát thấy ở hầu hết các sinh vật đã được kiểm tra cho đến nay. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleases) Uvr D (a helicase) là những enzym được biết đến nhiều nhất liên quan đến NER kích hoạt quá trình sửa chữa DNA trong sinh vật mô hình Ecoli. Phức hợp enzym đa tiểu đơn vị Uvr ABC tạo ra các polypeptit Uvr A, Uvr B, Uvr C. Các gen mã hóa cho các polypeptit nói trên là uvr A, uvr B, uvr C. Các enzym uvr A và B nhận biết chung về sự biến dạng gây ra thiệt hại gây ra cho chuỗi xoắn kép DNA, chẳng hạn như các chất làm mờ pyrimidine do chiếu tia UV. Uvr A là một enzym ATPase và đây là một phản ứng tự xúc tác. Sau đó Uvr A rời khỏi DNA trong khi phức hợp Uvr BC (nuclease hoạt động) phân cắt DNA ở cả hai phía của tổn thương do ATP xúc tác. Một protein khác được gọi là Uvr D được mã hóa bởi gen uvrD là một enzyme helicase II tháo xoắn DNA do giải phóng đoạn DNA bị hư hỏng sợi đơn. Điều này để lại một khoảng trống trong chuỗi xoắn DNA. Sau khi đoạn bị hư hỏng được cắt bỏ, khoảng trống 12-13 nucleotide vẫn còn trong sợi DNA. Điều này được lấp đầy bởi enzyme DNA polymerase I và nick được niêm phong bởi DNA ligase. ATP được yêu cầu ở ba bước của phản ứng này. Cơ chế NER cũng có thể được xác định ở người giống như động vật có vú. Ở người, tình trạng da được gọi là Xeroderma pigmentosum là do các dimer DNA do chiếu tia UV gây ra. Các gen XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF và XPG tạo ra các protein để thay thế các tổn thương DNA. Các protein của các gen XPA, XPC, XPE, XPF và XPG có hoạt tính nuclease. Mặt khác, các protein của các gen XPB và XPD cho thấy hoạt động của vi khuẩn helicase tương tự với Uvr D trong E coli.
Hình 01: Sửa chữa loại bỏ nucleotide
Sửa chữa Không khớp là gì?
Hệ thống sửa chữa không phù hợp được bắt đầu trong quá trình tổng hợp DNA. Ngay cả với tiểu đơn vị € chức năng, DNA polymerase III cho phép kết hợp một nucleotide sai cho quá trình tổng hợp cứ sau 10 cặp base8. Các protein sửa chữa không phù hợp nhận ra nucleotide này, loại bỏ nó và thay thế nó bằng nucleotide chính xác chịu trách nhiệm về mức độ chính xác cuối cùng. Quá trình methyl hóa DNA là yếu tố then chốt để các protein MMR nhận ra sợi mẹ từ sợi mới được tổng hợp. Quá trình methyl hóa nucleotide adenine (A) trong mô típ GATC của một sợi mới được tổng hợp bị chậm lại một chút. Mặt khác, nucleotide adenine sợi mẹ trong mô típ GATC đã được methyl hóa. Các protein MMR nhận ra sợi mới được tổng hợp bởi sự khác biệt này so với sợi mẹ và bắt đầu sửa chữa sự không khớp trong một sợi mới được tổng hợp trước khi nó bị metyl hóa. Các protein MMR chỉ đạo hoạt động sửa chữa của chúng để loại bỏ nucleotide sai trước khi sợi DNA mới được sao chép bị methyl hóa. Các enzym Mut H, Mut L và Mut S được mã hóa bởi các gen mut H, mut L, mut S xúc tác các phản ứng này trong Ecoli. Protein Mut S nhận ra bảy trong số tám cặp bazơ không phù hợp có thể có ngoại trừ C: C và liên kết tại vị trí không phù hợp trong DNA duplex. Với các ATP liên kết, Mut L và Mut S tham gia vào phức hợp sau đó. Phức hợp dịch chuyển vị trí vài nghìn cặp bazơ cho đến khi nó tìm thấy mô típ GATC đã được metyl hóa. Hoạt động nuclease không hoạt động của protein Mut H được kích hoạt khi nó tìm thấy mô típ GATC được hemimethyl hóa. Nó phân cắt sợi DNA chưa được methyl hóa để lại khoảng 5 ′ ở nucleotide G của mô típ GATC chưa được methyl hóa (sợi DNA mới được tổng hợp). Sau đó, cùng một sợi ở phía bên kia của sự không phù hợp được đánh dấu bởi Mut H. Trong phần còn lại của các bước, các hoạt động chung của Uvr D một protein helicase, Mut U, SSB và exonuclease I loại bỏ nucleotide không chính xác trong chuỗi đơn DNA. Khoảng trống được hình thành trong vết cắt được lấp đầy bởi DNA polymerase III và được bịt kín bởi ligase. Một hệ thống tương tự có thể được xác định ở chuột và người. Sự đột biến của hMLH1, hMSH1 và hMSH2 ở người có liên quan đến bệnh ung thư ruột kết không nhiễm trùng di truyền, loại bỏ quy định phân chia tế bào của các tế bào ruột kết.
Hình 02: Sửa chữa Không khớp
Sự khác biệt giữa Sửa chữa Không khớp và Sửa chữa Loại bỏ Nucleotide là gì?
Sửa chữa không khớp so với Sửa chữa loại bỏ Nucleotide |
|
| Hệ thống sửa chữa không khớp xảy ra trong quá trình sao chép. | Điều này liên quan đến việc loại bỏ các chất dimer pyrimidine do chiếu xạ U. V & các tổn thương DNA khác do chất phụ gia hóa học. |
| Enzyme | |
| Nó được xúc tác bởi Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB và exonuclease I. | Nó được xúc tác bởi các enzym Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metyl hóa | |
| Nó là then chốt để bắt đầu phản ứng. | Không cần metyl hóa DNA để bắt đầu phản ứng. |
| Hoạt động của Enzyme | |
| Mut H là một endonuclease. | Uvr B và Uvr C là các hạt nhân ngoại. |
| Nhân | |
| Điều này xảy ra đặc biệt trong quá trình nhân rộng. | Điều này xảy ra khi tiếp xúc với U. V hoặc chất gây đột biến hóa học, không phải trong quá trình sao chép |
| Bảo tồn | |
| Nó rất được bảo tồn | Nó không được bảo tồn cao. |
| Điền vào khoảng trống | |
| Nó được thực hiện bởi DNA polymerase III. | Nó được thực hiện bởi DNA polymerase I. |
Tóm tắt - Sửa chữa Không khớp và Sửa chữa Loại bỏ Nucleotide
Sửa chữa không khớp (MMR) và sửa chữa cắt bỏ Nucleotide (NER) là hai cơ chế diễn ra trong tế bào để điều chỉnh các tổn thương và biến dạng DNA do các tác nhân khác nhau gây ra. Chúng được gọi chung là cơ chế sửa chữa DNA. Sửa chữa cắt bỏ nucleotide sửa chữa các hư hỏng nucleotide đã sửa đổi, điển hình là những hư hỏng đáng kể của chuỗi xoắn kép DNA xảy ra do tiếp xúc với chiếu xạ U. V và các chất phụ gia hóa học. Các protein sửa chữa không phù hợp nhận ra nucleotide sai, loại bỏ nó và thay thế nó bằng nucleotide đúng. Quá trình này chịu trách nhiệm về mức độ chính xác cuối cùng trong quá trình sao chép.
