Felmatchningsreparation är ett system för att upptäcka och reparera nukleotidinsättningar , luckor och felmatchningar som uppstår under DNA- replikation och rekombination , och även som ett resultat av vissa typer av DNA- skador [1] [2] .
Själva faktumet med en felaktig matchning tillåter inte att felet korrigeras, eftersom det kan lokaliseras på någon av de två DNA-beståndsdelarna. Men parningsfel är som regel endast lokaliserade på en (dotter) DNA-sträng, vilket undviker tvetydighet i tolkningen av felet. Hos grampositiva bakterier är den ursprungliga DNA-strängen metylerad, medan dottersträngen förblir ometylerad under en tid. Mekanismen för igenkänning av förälder och dotter trådar i andra prokaryoter och eukaryoter är för närvarande oklar [3] . Det antas att deras DNA-dottersträng innehåller skärsår, som sedan avlägsnas med DNA-ligas.
Felsannolikheten i DNA- replikation är 10–7–10–8 . Det felaktiga nukleotidreparationssystemet minskar denna sannolikhet till 10–9 [4] .
Reparationsprocessen består i att känna igen defekten, fastställa de ursprungliga och dotter-DNA-strängarna, ta bort den felaktigt inkluderade nukleotiden och ersätta den med den korrekta nukleotiden. Vanligtvis tas inte bara fel nukleotid bort, utan också en del av DNA-strängen runt den, varefter barnsträngen återställs med hjälp av huvudsträngen som mall [5] .
Reparationen av felmatchade nukleotider är en extremt konserverad process som ärvs av eukaryoter från prokaryoter praktiskt taget oförändrade. Denna typ av reparation upptäcktes först i S. pneumoniae ( gener HexA och HexB). Ytterligare studier av E. coli gjorde det möjligt att upptäcka ett antal gener, vars blockering orsakar en kraftig ökning av nivån av mutationer. Proteinerna som kodas av dessa gener är de huvudsakliga aktiva komponenterna i reparationssystemet och betecknas med prefixet "Mut": MutS, MutH och MutL (MutS och MutL är homologer av HexA respektive HexB).
MutS bildar en dimer (MutS 2 ) som känner igen fel nukleotid på dotterns DNA-sträng och binder till den defekta DNA-regionen. MutH binder till den hemimetylerade regionen av DNA, men gör ingenting förrän den aktiveras av MutL-dimeren (MutL2 ) , som förmedlar mellan MutS2 och MutH, vilket aktiverar den senare. DNA-spiralen lindas av på jakt efter den metylerade GATC-gruppen närmast defekten, som kan lokaliseras på ett avstånd av 1000 nukleotider eller mer. MutH skär dottersträngen av DNA nära den metylerade gruppen och aktiverar en av UvrABC- helikaserna , som separerar dottersträngen från den huvudsakliga och skär av den i området för defekten, inklusive själva defekten och nukleotiderna närmast den. Vilket endonukleas som används beror på vilken sida (3' eller 5') av defekten MutH som skär DNA-strängen. Om snittet görs på 5'-sidan, använd RecJ eller ExoVII, om på 3'-sidan, så ExoI. Den resulterande enkelsträngen fylls med DNA-polymeras III, som använder huvudsträngen som mall, och sedan ligeras den trasiga DNA-strängen av DNA-ligas och metyleras med metylas [5] .
Genom att binda till DNA deformerar MutS 2 helixen och täcker cirka 20 nukleotidpar. Den har svaga adenosintrifosfatasegenskaper och bildar, genom att binda ATP , molekylens tertiära struktur. Röntgendiffraktionsanalys visar att strukturen hos MutS-molekylen är extremt asymmetrisk, och även om den aktiva konfigurationen är en dimer, interagerar endast en av monomererna med den defekta DNA-regionen.
Eukaryoter har två heterodimerer som MutS-homologer: Msh2 /Msh6 (MutSα) och Msh2 /Msh3 (MutSβ). MutSα används för att reparera nukleotidsubstitutioner och små slingor som är ett resultat av infogning eller deletion av nukleotidsträngar. MutSβ tar endast bort långa slingor (10 eller fler nukleotider) [6] .
MutL har också svaga adenosintrifosfatasegenskaper (använder ATP för att röra sig längs DNA-strängen). Det bildar ett komplex med MutS och MutH, vilket utökar platsen för MutS-interaktion med DNA.
| DNA-reparation | |
|---|---|
| Excision reparation |
|
| Andra typer av reparationer |
|
| Andra proteiner |
|
| förordning |
|