Nukleotidexcisionsreparation

Nucleotide Excision Repair ( NER ) är en av DNA- reparationsmekanismerna .  Tillsammans med reparation av basexcision och reparation av felmatchning gör det det möjligt att reparera enkelsträngad DNA -skada med hjälp av en intakt komplementär sträng som mall. I motsats till mekanismerna ovan är NER designad för större DNA-skador såsom pyrimidindimerer , bildade i DNA genom exponering för ultraviolett (UV) ljus [1] .

I prokaryoter

Hos prokaryoter utförs nukleotidexcisionsreparation av Uvr-proteinsystemet . Tre av dessa proteiner - UvrA, UvrB och UvrC - bildar ett endonukleas känt som UvrABC-endonukleas . Först känner UvrA-proteinet igen pyrimidindimerer och andra stora lesioner och binder till UvrB. Vidare dissocierar UvrA med konsumtionen av ATP och UvrC ansluter sig till UvrB, som gör skärningar i DNA på båda sidor av skadan: med en indragning på 7 nukleotider från 5'-änden och med en indragning på 3-4 nukleotider från 3'-änden. Att göra skåror kräver ATP. Därefter lindar helikasen UvrD upp DNA:t mellan skårorna, vilket gör att den skadade strängen frigörs. Syntesen av en ny kedja för att ersätta den skadade utförs av DNA-polymeras I , även om den kan ersättas av DNA-polymeraserna II och III . I 99 % av fallen ersätter excisionsreparation som förmedlas av Uvr-systemet ett DNA-fragment som är cirka 12 baspar (bp) långt. I 1 % av fallen byts mer utsträckta sektioner ut - cirka 1500 bp långa, och i undantagsfall mer än 9000 bp. Mekanismerna som reglerar längden på det ersatta fragmentet (kort eller lång) är okända [3] .

Uvr-komplexet kan inte bara känna igen lesioner i sig utan också riktas mot dem av andra proteiner. Således, om DNA-skada stör transkriptionen , tränger Mfd -proteinet undan RNA-polymeras och rekryterar Uvr-komplexet för att reparera skadan. När reparationen av DNA-mallsträngen är klar fortsätter transkriptionen och ett normalt transkript bildas [3] .

I eukaryoter

I eukaryoter finns det två mekanismer för reparation av nukleotidexcision: genomomfattande reparation och transkriptionsrelaterad reparation. I den första vägen känner XPC -proteinet igen skador var som helst i genomet. Hos däggdjur är XPC-proteinet en del av skadeigenkänningskomplexet, som även inkluderar proteinerna HR23B och centrin-2 . XPC känner också igen lesioner som nukleotidexcisionsreparation inte kan reparera, såsom korta sträckor av delvis denaturerat DNA. För att känna igen vissa typer av lesioner, såsom pyrimidindimerer, behöver XPC ytterligare proteiner för att hjälpa det att binda till skadestället [5] .

I den andra vägen, associerad med transkription, känns skadan igen av RNA-polymeras II själv , medan enzymet stoppar rörelsen längs DNA-mallen. I vissa fall, för att processen ska fortsätta, måste enzymet modifieras speciellt eller till och med förstöras. Sålunda, när RNA-polymeras II stannar vid platsen för pyrimidindimeren, bryts dess stora subenhet ned [5] .

Faktiskt reparation i två fall utförs av liknande uppsättningar av proteiner. På platsen för skadan lindar transkriptionsfaktorn TFIIH , som har helikasaktivitet, upp en region som är cirka 20 bp lång. Vidare gör endonukleaserna FEN1 och ERCC4 snitt på båda sidor på skadeplatsen. Endonukleaser är en del av komplexet , som också inkluderar ERCC1- proteinet . Detta komplex håller ERCC4 bundet till DNA på platsen för skadan. Som regel, under nukleotidexcisionsreparation i eukaryoter, avlägsnas ett fragment 25–30 bp långt. Det enkelsträngade skadade stället ersätts av syntesen av en ny sträng, som utförs av DNA-polymeraserna δ och ε , och komplexet av ligas III och XRCC1 ligerar gapet [5] .

Om en pyrimidindimer som inte avlägsnas av reparationssystem dyker upp på replikationsgaffelns väg, kräver ytterligare replikation deltagande av DNA-polymeras η [6] .

Klinisk betydelse

Mutationer i olika proteiner involverade i reparation av basexcision leder till xeroderma pigmentosa , en autosomal recessiv sjukdom där solljus och speciellt UV orsakar hudskador , patienter är predisponerade för cancer . Hos patienter med Cockayne syndrom , när RNA-polymeras II stannar vid platsen för UV-skada, sker inte nedbrytning av den stora subenheten. Detta sammanbrott i reparation resulterar i neurologiska skador och tillväxtproblem. Patienter med Cockaynes syndrom, liksom patienter med xeroderma pigmentosa, är känsliga för solljus, men är inte predisponerade för att utveckla cancer. Mutation av en av komponenterna i TFIIH, XPD, leder till utvecklingen av trikotiodystrofi [7] .

Anteckningar

1. ↑ Carroll SB, Wessler SR, Griffiths AJFl, Lewontin RC Introduktion till genetisk analys  (obestämd) . - New York: WH Freeman och 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. Molekylära mekanismer för hela DNA-reparationssystemet: a jämförelse av bakteriella och eukaryota system.  (engelska)  // Journal Of Nucleic Acids. - 2010. - 14 oktober ( vol. 2010 ). - P. 179594-179594 . - doi : 10.4061/2010/179594 . — PMID 20981145 .
3. ↑ 1 2 Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , sid. 393.
4. ↑ Fuss JO , Cooper PK DNA-reparation: dynamiska försvarare mot cancer och åldrande.  (engelska)  // PLoS Biology. - 2006. - Juni ( vol. 4 , nr 6 ). - P. e203-203 . - doi : 10.1371/journal.pbio.0040203 . — PMID 16752948 .
5. ↑ 1 2 3 Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , sid. 394.
6. ↑ Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , sid. 395.
7. ↑ Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , sid. 394-395.

Litteratur

• Krebs J., Goldstein E., Kilpatrick S. Genes enligt Lewin. - M . : Kunskapslaboratoriet, 2017. - 919 sid. — ISBN 978-5-906828-24-8 .

Ordböcker och uppslagsverk	Britannica (online)