Nukleotid kivágás javítása

A Nucleotide Excision Repair ( NER ) a DNS- javító mechanizmusok egyike .  A báziskivágás javítása és a hibás illeszkedés javítása mellett lehetővé teszi az egyszálú DNS -károsodás kijavítását egy érintetlen komplementer szál templátként történő használatával. A fenti mechanizmusokkal ellentétben a NER-t nagyobb DNS-károsodásokra tervezték, például pirimidin dimerekre , amelyek ultraibolya (UV) fény hatására képződnek a DNS-ben [1] .

Prokariótákban

A prokariótákban a nukleotid kivágás javítását az Uvr fehérjerendszer végzi . E fehérjék közül három – az UvrA, UvrB és UvrC – egy UvrABC-endonukleáz néven ismert endonukleázt képez . Először is, az UvrA fehérje felismeri a pirimidin dimereket és más nagy léziókat, és kötődik az UvrB-hez. Továbbá az UvrA disszociál az ATP fogyasztásával , és az UvrC csatlakozik az UvrB-hez, ami a DNS-ben vágásokat végez a károsodás mindkét oldalán: 7 nukleotidnyi behúzással az 5'-végtől és 3-4 nukleotidnyi behúzással a károsodástól. 3'-vég. A bevágásokhoz ATP szükséges. Ezután az UvrD helikáz kicsavarja a DNS-t a hornyok között, aminek következtében a sérült szál felszabadul. A sérült láncot helyettesítő új lánc szintézisét a DNS-polimeráz I végzi , bár ez helyettesíthető a II és III -as DNS-polimerázokkal . Az esetek 99%-ában az Uvr-rendszer által közvetített kivágási javítás egy körülbelül 12 bázispár (bp) hosszúságú DNS-fragmenst helyettesít. Az esetek 1%-ában hosszabb szakaszokat cserélnek ki - körülbelül 1500 bp hosszúságban, kivételes esetekben pedig több mint 9000 bp-t. A helyettesített fragmentum hosszát (rövid vagy hosszú) szabályozó mechanizmusok ismeretlenek [3] .

Az Uvr komplex nemcsak maga képes felismerni a léziókat, hanem más fehérjék is rájuk irányítják. Így, ha a DNS-károsodás megzavarja a transzkripciót , az Mfd fehérje kiszorítja az RNS-polimerázt , és az Uvr-komplexet toborozza a károsodás helyreállítására. Amikor a DNS-templát szál helyreállítása befejeződött, a transzkripció folytatódik, és normális transzkriptum képződik [3] .

Eukariótákban

Az eukariótákban a nukleotid kivágás javításának két mechanizmusa létezik: a genomra kiterjedő javítás és a transzkripcióval kapcsolatos javítás. Az első útvonalon az XPC fehérje felismeri a károsodást a genomban bárhol. Emlősökben az XPC fehérje a kárfelismerő komplex része, amely magában foglalja a HR23B és centrin-2 fehérjéket is . Az XPC felismeri azokat a léziókat is, amelyeket a nukleotid kivágással végzett javítás nem képes helyreállítani, például a részlegesen denaturált DNS rövid szakaszait. Bizonyos típusú léziók, például pirimidin dimerek felismeréséhez az XPC-nek további fehérjékre van szüksége, hogy segítsen kötődni a sérülés helyéhez [5] .

A második, a transzkripcióhoz kapcsolódó útvonalban a károsodást maga az RNS-polimeráz II ismeri fel , miközben az enzim megállítja a DNS-templát mentén történő mozgást. Bizonyos esetekben a folyamat előrehaladásához az enzimet speciálisan módosítani kell, vagy akár meg kell semmisíteni. Így amikor az RNS-polimeráz II megáll a pirimidin dimer helyén, annak nagy alegysége lebomlik [5] .

A javítást valójában két esetben hasonló fehérjekészletek végzik. A károsodás helyén a TFIIH transzkripciós faktor , amely helikáz aktivitással rendelkezik, egy körülbelül 20 bp hosszúságú régiót tekercsel fel. Továbbá a FEN1 és ERCC4 endonukleázok mindkét oldalon bemetszéseket végeznek a károsodás helyén. Az endonukleázok a komplex részét képezik , amely magában foglalja az ERCC1 fehérjét is . Ez a komplex az ERCC4-et a DNS-hez kötve tartja a sérülés helyén. Az eukariótákban a nukleotid-kivágás javítása során általában egy 25-30 bp hosszúságú fragmentumot távolítanak el. Az egyszálú sérült helyet egy új szál szintézise váltja fel, amelyet a δ és ε DNS polimerázok hajtanak végre , és a ligáz III és XRCC1 komplexe ligálja a rést [5] .

Ha a replikációs villa útján olyan pirimidin dimer jelenik meg, amelyet a javítórendszerek nem távolítanak el , akkor a további replikációhoz a DNS polimeráz η [6] részvétele szükséges .

Klinikai jelentősége

Az alapkivágás javításában részt vevő különböző fehérjék mutációi xeroderma pigmentosa -hoz vezetnek , egy autoszomális recesszív betegséghez, amelyben a napfény és különösen az UV-sugárzás bőrkárosodást okoz , a betegek hajlamosak a rákra . Cockayne-szindrómás betegeknél , amikor az RNS-polimeráz II leáll az UV-károsodás helyén, a nagy alegység lebomlása nem következik be. Ez a helyreállítási folyamat neurológiai károsodást és növekedési problémákat okoz. A Cockayne-szindrómás betegek a xeroderma pigmentosa-hoz hasonlóan érzékenyek a napfényre, de nem hajlamosak a rák kialakulására. A TFIIH egyik komponensének, az XPD-nek a mutációja trichothiodystrophia kialakulásához vezet [ 7] .

Jegyzetek

1. ↑ Carroll SB, Wessler SR, Griffiths AJFl, Lewontin RC Bevezetés a genetikai elemzésbe  (határozatlan) . - New York: WH Freeman és CO, 2008. -  534. o . — 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. A teljes DNS-javító rendszer molekuláris mechanizmusai: a bakteriális és eukarióta rendszerek összehasonlítása.  (angol)  // Journal Of Nucleic Acids. - 2010. - október 14. ( 2010. évf. ). - P. 179594-179594 . - doi : 10.4061/2010/179594 . — PMID 20981145 .
3. ↑ 1 2 Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , p. 393.
4. ↑ Fuss JO , Cooper PK DNS-javítás: dinamikus védekező a rák és az öregedés ellen.  (angol)  // PLoS Biology. - 2006. - június ( 4. köt. , 6. sz.). - P. e203-203 . - doi : 10.1371/journal.pbio.0040203 . — PMID 16752948 .
5. ↑ 1 2 3 Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , p. 394.
6. ↑ Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , p. 395.
7. ↑ Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , p. 394-395.

Irodalom

• Krebs J., Goldstein E., Kilpatrick S. Gének Lewin szerint. - M . : Tudáslaboratórium, 2017. - 919 p. - ISBN 978-5-906828-24-8 .

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)