Mismatch-reparation er et system til påvisning og reparation af nukleotidindsættelser , huller og mismatches , der opstår under DNA- replikation og rekombination , og også som et resultat af nogle typer af DNA- skader [1] [2] .
Selve kendsgerningen af en mismatch tillader ikke fejlen at blive rettet, da den kan lokaliseres på en hvilken som helst af de to DNA-bestanddele. Parringsfejl er dog som regel kun lokaliseret på én (datter) DNA-streng, hvilket undgår tvetydighed i fortolkningen af fejlen. Hos Gram-positive bakterier er den oprindelige DNA-streng methyleret, mens datterstrengen forbliver umethyleret i nogen tid. Mekanismen for genkendelse af forældre- og dattertråde i andre prokaryoter og eukaryoter er i øjeblikket uklar [3] . Det antages, at deres DNA-datterstreng indeholder snit, som derefter fjernes med DNA-ligase.
Fejlsandsynligheden i DNA- replikation er 10-7-10-8 . Det mismatchede nukleotidreparationssystem reducerer denne sandsynlighed til 10-9 [4] .
Reparationsprocessen består i at genkende defekten, bestemme de oprindelige og datter-DNA-strenge, fjerne det fejlagtigt inkluderede nukleotid og erstatte det med det korrekte nukleotid. Normalt fjernes ikke kun det forkerte nukleotid, men også en del af DNA-strengen omkring det, hvorefter barnestrengen genoprettes ved hjælp af hovedstrengen som skabelon [5] .
Reparationen af mismatchede nukleotider er en ekstremt konserveret proces, der nedarves af eukaryoter fra prokaryoter praktisk talt uændrede. Denne type reparation blev først opdaget i S. pneumoniae ( gener HexA og HexB). Yderligere undersøgelser af E. coli gjorde det muligt at opdage en række gener, hvis blokering forårsager en kraftig stigning i niveauet af mutationer. Proteinerne kodet af disse gener er de vigtigste aktive komponenter i reparationssystemet og er betegnet med præfikset "Mut": MutS, MutH og MutL (MutS og MutL er homologer af henholdsvis HexA og HexB).
MutS danner en dimer (MutS 2 ), der genkender det forkerte nukleotid på datter-DNA-strengen og binder sig til den defekte DNA-region. MutH binder til den hemimethylerede region af DNA, men gør intet, før den aktiveres af MutL-dimeren (MutL 2 ), som medierer mellem MutS 2 og MutH, hvilket aktiverer sidstnævnte. DNA-helixen afvikles på jagt efter den methylerede GATC-gruppe, der er tættest på defekten, som kan være lokaliseret i en afstand på 1000 nukleotider eller mere. MutH skærer datterstrengen af DNA nær den methylerede gruppe og aktiverer en af UvrABC- helicaserne , som adskiller datterstrengen fra den primære og afskærer den i området for defekten, inklusive selve defekten og nukleotiderne tættest på den. Den anvendte endonuklease afhænger af, hvilken side (3' eller 5') af defekten MutH skærer DNA-strengen. Hvis snittet er lavet på 5'-siden, skal du bruge RecJ eller ExoVII, hvis det er på 3'-siden, så ExoI. Den resulterende enkeltstreng fyldes med DNA-polymerase III, som bruger hovedstrengen som skabelon, og derefter ligeres den knækkede DNA-streng med DNA-ligase og methyleres med methylase [5] .
Ved binding til DNA deformerer MutS 2 helixen og dækker omkring 20 nukleotidpar. Det har svage adenosintriphosphatase- egenskaber og danner ved at binde ATP molekylets tertiære struktur. Røntgendiffraktionsanalyse viser, at strukturen af MutS-molekylet er ekstremt asymmetrisk, og selvom den aktive konfiguration er en dimer, interagerer kun én af monomererne med den defekte DNA-region.
Eukaryoter har to heterodimerer som MutS-homologer: Msh2 /Msh6 (MutSα) og Msh2 /Msh3 (MutSβ). MutSα bruges til at reparere nukleotidsubstitutioner og små løkker som følge af insertion eller deletion af nukleotidstrenge. MutSβ fjerner kun lange løkker (10 eller flere nukleotider) [6] .
MutL har også svage adenosintriphosphatase - egenskaber (bruger ATP til at bevæge sig langs DNA-strengen). Det danner et kompleks med MutS og MutH, der udvider stedet for MutS-interaktion med DNA.
| DNA reparation | |
|---|---|
| Udskæringsreparation |
|
| Andre former for erstatning |
|
| Andre proteiner |
|
| Regulering |
|