Nukleotidudskæringsreparation

Nucleotide Excision Repair ( NER ) er en af ​​DNA- reparationsmekanismerne .  Sammen med baseudskæringsreparation og fejlparringsreparation gør det det muligt at reparere enkeltstrenget DNA -skade ved at bruge en intakt komplementær streng som skabelon. I modsætning til mekanismerne ovenfor er NER designet til større DNA-skader, såsom pyrimidin-dimerer , dannet i DNA ved eksponering for ultraviolet (UV) lys [1] .

I prokaryoter

Hos prokaryoter udføres nukleotidudskæringsreparation af Uvr-proteinsystemet . Tre af disse proteiner - UvrA, UvrB og UvrC - danner en endonuklease kendt som UvrABC-endonuklease . For det første genkender UvrA-proteinet pyrimidindimerer og andre store læsioner og binder til UvrB . Yderligere dissocierer UvrA med forbruget af ATP , og UvrC slutter sig til UvrB, som laver udskæringer i DNA på begge sider af skaden: med et indryk på 7 nukleotider fra 5'-enden og med et indryk på 3-4 nukleotider fra 3'-enden. At lave hak kræver ATP. Dernæst afvikler helicasen UvrD DNA'et mellem hakkene, hvorved den beskadigede streng frigives. Syntesen af ​​en ny kæde til at erstatte den beskadigede udføres af DNA-polymerase I , selvom den kan erstattes af DNA-polymeraser II og III . I 99 % af tilfældene erstatter udskæringsreparation medieret af Uvr-systemet et DNA-fragment på omkring 12 basepar (bp) langt. I 1 % af tilfældene udskiftes flere udvidede sektioner - omkring 1500 bp lange, og i undtagelsestilfælde mere end 9000 bp. Mekanismerne, der regulerer længden af ​​det erstattede fragment (kort eller langt) er ukendte [3] .

Uvr-komplekset kan ikke kun genkende læsioner selv, men også blive rettet mod dem af andre proteiner. Således, hvis DNA-skade forstyrrer transkriptionen , fortrænger Mfd -proteinet RNA-polymerase og rekrutterer Uvr-komplekset til at reparere skaden. Når reparation af DNA-skabelonstrengen er afsluttet, fortsætter transkriptionen, og der dannes et normalt transkript [3] .

I eukaryoter

I eukaryoter er der to mekanismer til reparation af nukleotidudskæring: genomomfattende reparation og transkriptionsrelateret reparation. I den første vej genkender XPC -proteinet skader overalt i genomet. Hos pattedyr er XPC-proteinet en del af skadesgenkendelseskomplekset, som også inkluderer HR23B- og centrin-2- proteinerne . XPC genkender også læsioner, som nukleotidudskæringsreparation ikke kan reparere, såsom korte strækninger af delvist denatureret DNA. For at genkende visse typer læsioner, såsom pyrimidin-dimerer, har XPC brug for yderligere proteiner for at hjælpe det med at binde til skadestedet [5] .

I den anden vej, forbundet med transkription, genkendes beskadigelse af selve RNA-polymerase II , mens enzymet stopper bevægelse langs DNA-skabelonen. I nogle tilfælde, for at processen kan fortsætte, skal enzymet modificeres specielt eller endda destrueres. Når RNA-polymerase II stopper på stedet for pyrimidin-dimeren, nedbrydes dens store underenhed [5] .

Faktisk udføres reparation i to tilfælde af lignende sæt af proteiner. På skadestedet afvikler transkriptionsfaktoren TFIIH , som har helicaseaktivitet, et område på omkring 20 bp langt. Yderligere laver endonukleaserne FEN1 og ERCC4 snit på begge sider på skadestedet. Endonukleaser er en del af komplekset , som også inkluderer ERCC1 -proteinet . Dette kompleks holder ERCC4 bundet til DNA på skadestedet. Som regel fjernes et fragment på 25-30 bp langt under nukleotidudskæringsreparation i eukaryoter. Det enkeltstrengede beskadigede sted erstattes af syntesen af ​​en ny streng, som udføres af DNA-polymeraser δ og ε , og komplekset af ligase III og XRCC1 ligerer mellemrummet [5] .

Hvis en pyrimidindimer, der ikke fjernes af reparationssystemer, dukker op på replikationsgaffelens vej, kræver yderligere replikation deltagelse af DNA-polymerase η [6] .

Klinisk betydning

Mutationer i forskellige proteiner involveret i base excision reparation fører til xeroderma pigmentosa , en autosomal recessiv sygdom, hvor sollys og især UV forårsager hudskader , patienter er disponerede for kræft . Hos patienter med Cockayne syndrom , når RNA-polymerase II stopper på stedet for UV-skade, sker nedbrydning af den store underenhed ikke. Denne nedbrydning i reparation resulterer i neurologiske skader og vækstproblemer. Patienter med Cockaynes syndrom er ligesom patienter med xeroderma pigmentosa følsomme over for sollys, men er ikke disponerede for at udvikle kræft. Mutation af en af ​​komponenterne i TFIIH, XPD, fører til udvikling af trichothiodystrofi [7] .

Noter

1. ↑ Carroll SB, Wessler SR, Griffiths AJFl, Lewontin RC Introduktion til genetisk analyse  (ubestemt) . - New York: WH Freeman og CO, 2008. - S.  534 . — ISBN 0-7167-6887-9 .
2. ↑ Morita R. , Nakane S. , Shimada A. , Inoue M. , Iino H. , Wakamatsu T. , Fukui K. , Nakagawa N. , Masui R. , Kuramitsu S. Molekulære mekanismer i hele DNA-reparationssystemet: a sammenligning af bakterielle og eukaryote systemer.  (engelsk)  // Journal Of Nucleic Acids. - 2010. - 14. oktober ( bd. 2010 ). - P. 179594-179594 . - doi : 10.4061/2010/179594 . — PMID 20981145 .
3. ↑ 1 2 Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , s. 393.
4. ↑ Fuss JO , Cooper PK DNA reparation: dynamiske forsvarere mod kræft og aldring.  (engelsk)  // PLoS Biology. - 2006. - Juni ( bind 4 , nr. 6 ). - P. e203-203 . - doi : 10.1371/journal.pbio.0040203 . — PMID 16752948 .
5. ↑ 1 2 3 Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , s. 394.
6. ↑ Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , s. 395.
7. ↑ Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , s. 394-395.

Litteratur

• Krebs J., Goldstein E., Kilpatrick S. Gener ifølge Lewin. - M . : Videnslaboratoriet, 2017. - 919 s. - ISBN 978-5-906828-24-8 .

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)