Ključna razlika – popravilo z izrezom baze in popravilo z izrezom nukleotidov
DNK je pogosto izpostavljena poškodbam zaradi različnih notranjih in zunanjih dejavnikov. Vendar celični popravljalni sistemi takoj in nenehno popravljajo poškodbe, preden postanejo mutacije ali preden se prenesejo na naslednje generacije. V celicah obstajajo trije tipi sistemov za popravilo z izrezom: nukleotidno popravilo z izrezom (NER), popravilo z izrezom baze (BER) in popravilo neujemanja DNA (MMR) za popravilo poškodb enoverižne DNK. Ključna razlika med popravilom z izrezom baze in popravilom z izrezom nukleotidov je, da je popravilo z izrezom baze preprost sistem popravljanja, ki deluje v celicah za popravilo poškodb posameznih nukleotidov, povzročenih endogeno, medtem ko je popravilo z izrezom nukleotidov zapleten sistem popravljanja, ki deluje v celicah za popravilo primerjalno večje, poškodovane regije, povzročene eksogeno.
Kaj je Base Excision Repair?
Popravilo z izrezom baze je najpreprostejša različica sistema popravljanja DNK, ki ga imajo celice. Uporablja se za popravilo manjših poškodb v DNK. Baze DNK so modificirane zaradi deaminacije ali alkilacije. Ko pride do poškodbe baze, DNA glikozilaza prepozna in aktivira sistem za popravilo baze in jo obnovi s pomočjo encimov AP endonukleaze, DNA polimeraze in DNA ligaze. Naslednji koraki so vključeni v sistem BER.
- Prepoznavanje in odstranitev nepravilne ali poškodovane baze z DNA glikozilazo za ustvarjanje abazičnega mesta (mesta izgube baze – apiurinska ali apirimidinska mesta).
- Incizija abaznega mesta z apurinsko/apirimidinsko endonukleazo
- Odstranitev preostalega fragmenta sladkorja z liazo ali fosfodiesterazo
- Zapolnitev vrzeli z DNA polimerazo
- Tesnitev zareze z DNA ligazo
Slika 01: Pot popravila osnovne ekscizije
Kaj je popravilo nukleotidne ekscizije?
Nucleotide Excision Repair (NER) je pomemben sistem za popravilo DNA v celicah. Sposoben je popraviti in zamenjati poškodovane regije do dolžine 30 baz, usmerja pa ga nepoškodovana šablona. Pogoste poškodbe DNK nastanejo zaradi ultravijoličnega sevanja in NER ščiti DNK tako, da popravi te poškodbe tik preden postanejo mutirane in preidejo v prihodnje generacije ali povzročijo bolezni. NER posebej zagotavlja zaščito pred mutacijami, ki jih posredno povzročajo eksogeni dejavniki, kot so okoljski in kemični rakotvorni dejavniki. NER je viden v skoraj vseh organizmih in prepoznava poškodbe, ki povzročijo znatno popačenje v vijačnici DNA.
Proces NER vključuje delovanje številnih proteinov, kot so XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, XPG, CSA, CSB itd., in poteka prek več mehanizmov, podobnih rezanju in lepljenju. Ti proteini so bistveni za dokončanje procesa popravljanja, napaka v enem od proteinov NER pa je ključnega pomena in lahko povzroči redke recesivne sindrome: pigmentno kserodermo (XP), Cockaynov sindrom (CS) in fotosenzitivno obliko motnje krhkih las. trihotiodistrofija (TTD).
Slika 02: Popravilo nukleotidne ekscizije
Kakšna je razlika med popravilom z izrezom baze in popravilom z izrezom nukleotidov?
Popravilo z izrezom baze v primerjavi s popravilom z izrezom nukleotidov |
|
| Base excision repair (BER) je sistem popravljanja DNK, ki se pojavi v celicah. | Nucleotide Excision Repair (NER) je druga vrsta sistema popravljanja DNK, ki ga najdemo v celicah. |
| Prepoznavanje DNK aduktov | |
| BER popravlja poškodbe majhnih aduktov DNK. | NER popravi velike adukte DNK. |
| poškodbe DNK | |
| BER prepozna poškodbe, ki ne povzročijo bistvenih izkrivljanj vijačnice DNK. | NER prepozna poškodbe, ki povzročijo znatna izkrivljanja vijačnice DNK. |
| Vzroki za poškodbe DNK | |
| BER popravlja škodo, ki jo povzročajo endogeni mutageni. | NER popravlja škodo, ki jo povzročijo eksogeni mutageni. |
| Zapletenost | |
| BER je najmanj zapleten sistem za popravilo | Je bolj zapleten kot BER. |
| Potreba po beljakovinah | |
| BER ne potrebuje drugih beljakovin. | NER potrebuje več genskih produktov, zlasti beljakovine, za razlikovanje poškodovanih in nepoškodovanih regij. |
| Primernost | |
| BER je primeren za popravljanje poškodb posameznega podnožja. | NER je primeren za zamenjavo poškodovanih regij. |
Povzetek – popravilo z izrezom baze v primerjavi s popravilom z izrezom nukleotidov
NER in BER sta dve vrsti procesov popravljanja izrezov DNK, ki jih najdemo v celicah. BER lahko popravi majhne poškodbe, povzročene endogeno, medtem ko lahko NER popravi področja poškodb do dolžine 30 baznih parov, ki jih večinoma povzroči eksogeno. BER se razlikuje od NER v vrstah prepoznanih substratov in v začetnem dogodku cepitve. BER lahko prepozna tudi poškodbe, ki niso nastale zaradi večjih popačenj v vijačnici DNK, medtem ko NER prepozna pomembne popačenja vijačnice DNK. To je razlika med popravilom z izrezom baze in izrezom nukleotidov.
