Kľúčový rozdiel – oprava základnej excízie verzus oprava excízie nukleotidom
DNA je často vystavená poškodeniu v dôsledku rôznych vnútorných a vonkajších faktorov. Avšak systémy na opravu buniek okamžite a neustále opravujú poškodenia skôr, ako sa stanú mutáciami alebo predtým, ako sa prenesú na nasledujúce generácie. V bunkách existujú tri typy systémov na opravu excízie: oprava nukleotidovej excízie (NER), oprava excízie bázy (BER) a oprava nesúladu DNA (MMR) na opravu poškodení jednovláknovej DNA. Kľúčový rozdiel medzi opravou excízie bázy a opravou excízie nukleotidov je v tom, že oprava excízie bázy je jednoduchý opravný systém, ktorý funguje v bunkách na opravu poškodení jedného nukleotidu spôsobeného endogénne, zatiaľ čo oprava nukleotidovej excízie je komplexný opravný systém, ktorý funguje v bunkách na porovnateľnú opravu. väčšie, poškodené oblasti spôsobené exogénne.
Čo je oprava základnej excízie?
Base excision repair je najjednoduchšia verzia systému na opravu DNA, ktorú bunky majú. Používa sa na opravu menších poškodení v DNA. DNA bázy sú modifikované v dôsledku deaminácie alebo alkylácie. Keď dôjde k poškodeniu bázy, DNA glykozyláza rozpozná a aktivuje systém opravy excízie bázy a obnoví ju pomocou enzýmov AP endonukleázy, DNA polymerázy a DNA ligázy. Nasledujúce kroky sú zahrnuté v systéme BER.
- Rozpoznanie a odstránenie nesprávnej alebo poškodenej bázy pomocou DNA glykozylázy na vytvorenie abázického miesta (miesta straty bázy – apiurínové alebo apyrimidínové miesta).
- Rez abasického miesta apurínovou/apyrimidínovou endonukleázou
- Odstránenie zvyšného cukrového fragmentu lyázou alebo fosfodiesterázou
- Vyplnenie medzery pomocou DNA polymerázy
- Utesnenie nicku pomocou DNA ligázy
Obrázok 01: Cesta opravy základnej excízie
Čo je oprava nukleotidovej excízie?
Nucleotide Excision Repair (NER) je dôležitým systémom opravy excízie DNA v bunkách. Je schopný opraviť a nahradiť poškodené oblasti až do dĺžky 30 báz a je riadený nepoškodeným templátovým vláknom. Bežné poškodenia DNA sa vyskytujú v dôsledku ultrafialového žiarenia a NER chráni DNA opravou týchto poškodení bezprostredne predtým, ako sa stanú mutáciami a prejdú na budúce generácie alebo spôsobia choroby. NER špecificky poskytuje ochranu proti mutáciám spôsobeným nepriamo exogénnymi faktormi, ako sú environmentálne a chemické karcinogény. NER sa vyskytuje takmer vo všetkých organizmoch a rozpoznáva poškodenia, ktoré spôsobujú významné skreslenie špirály DNA.
Proces NER zahŕňa pôsobenie mnohých proteínov, ako sú XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, XPG, CSA, CSB, atď. a prebieha prostredníctvom niekoľkých mechanizmov typu cut and paste. Tieto proteíny sú nevyhnutné na dokončenie procesu opravy a defekt v jednom z proteínov NER je životne dôležitý a môže spôsobiť zriedkavé recesívne syndrómy: xeroderma pigmentosum (XP), Cockaynov syndróm (CS) a fotosenzitívnu formu poruchy lámavosti vlasov. trichotiodystrofia (TTD).
Obrázok 02: Oprava excízie nukleotidu
Aký je rozdiel medzi základnou excíznou opravou a nukleotidovou excíznou opravou?
Oprava základnej excízie verzus oprava excízie nukleotidom |
|
| Base excision repair (BER) je systém opravy DNA, ktorý sa vyskytuje v bunkách. | Nukleotidová excízna oprava (NER) je ďalší typ systému opravy DNA, ktorý sa nachádza v bunkách. |
| Rozpoznávanie aduktov DNA | |
| BER opravuje poškodenia malých aduktov DNA. | NER opravuje veľké adukty DNA. |
| Poškodenie DNA | |
| BER rozpozná poškodenia, ktoré nespôsobujú významné deformácie špirály DNA. | NER rozpozná poškodenia, ktoré spôsobujú významné deformácie špirály DNA. |
| Príčiny poškodenia DNA | |
| BER opravuje škody spôsobené endogénnymi mutagénmi. | NER opravuje škody spôsobené exogénnymi mutagénmi. |
| Zložitosť | |
| BER je najmenej zložitý systém opráv | Je to zložitejšie ako BER. |
| Potreba bielkovín | |
| BER nevyžaduje iné bielkoviny. | NER vyžaduje niekoľko génových produktov, najmä proteínov, na rozlíšenie poškodených a nepoškodených oblastí. |
| Vhodnosť | |
| BER je vhodný na nápravu jednozákladných poškodení. | NER je vhodný na nahradenie poškodených oblastí. |
Zhrnutie – Oprava základnej excízie vs. Oprava excízie nukleotidom
NER a BER sú dva typy procesov opravy excízie DNA, ktoré sa nachádzajú v bunkách. BER je schopný opraviť malé poškodenia spôsobené endogénne, zatiaľ čo NER je schopný opraviť poškodené oblasti až do dĺžky 30 párov báz spôsobených väčšinou exogénne. BER sa líši od NER v typoch rozpoznaných substrátov a v počiatočnom prípade štiepenia. BER dokáže rozpoznať aj poškodenia, ktoré neboli spôsobené výraznými deformáciami v špirále DNA, zatiaľ čo NER rozpoznáva významné deformácie špirály DNA. Toto je rozdiel medzi opravou excízie bázy a excíziou nukleotidu.
