Mahalagang Pagkakaiba – Pag-aayos ng Mismatch kumpara sa Pag-aayos ng Nucleotide Excision
Sampu at libu-libong pinsala sa DNA ang nangyayari sa cell bawat araw. Nagdudulot ito ng mga pagbabago sa mga proseso ng cell tulad ng pagtitiklop, transkripsyon pati na rin ang posibilidad na mabuhay ng cell. Sa ilang mga kaso, ang mga mutasyon na dulot ng mga pinsalang ito sa DNA ay maaaring humantong sa mga nakapipinsalang sakit tulad ng mga cancer at aging-associated syndromes (hal: Progeria). Anuman ang mga pinsalang ito, ang cell ay nagpasimula ng isang napaka-organisadong mekanismo ng pag-aayos ng cascade na tinatawag na mga tugon sa pinsala sa DNA. Ilang DNA repair system ang natukoy sa cellular system; ang mga ito ay kilala bilang Base excision repair (BER), Mismatch repair (MMR), Nucleotide excision repair (NER), Double strand break repair. Ang pag-aayos ng nucleotide excision ay isang napakaraming gamit na sistema na kinikilala ang malalaking helix distortion na mga lesyon ng DNA at inaalis ang mga ito. Sa kabilang banda, pinapalitan ng mismatch repair ang mga misincorporated na base sa panahon ng pagtitiklop. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mismatch repair at nucleotide excision repair ay ang nucleotide excision repair (NER) ay ginagamit upang alisin ang mga pyrimidine dimer na nabuo sa pamamagitan ng UV irradiation at bulky helix lesions na dulot ng chemical addducts habang ang mismatch repair system ay may mahalagang papel sa pagwawasto ng mga maling pinagsama-samang base na may nakatakas mula sa mga replication enzymes (DNA polymerase 1) sa panahon ng postreplication. Bilang karagdagan sa mga hindi tugmang base, maaari ding ayusin ng mga MMR system protein ang mga insertion/deletions loops (IDL) na mga resulta ng polymerase slippage sa panahon ng pagtitiklop ng mga paulit-ulit na sequence ng DNA.
Ano ang Nucleotide Excision Repair?
Ang pinakakilalang tampok ng pag-aayos ng nucleotide excision ay ang pag-aayos ng binagong mga pinsala sa nucleotide na dulot ng mga makabuluhang distortion sa DNA double helix. Ito ay sinusunod sa halos lahat ng mga organismo na napagmasdan hanggang sa kasalukuyan. Ang Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleases) Uvr D (isang helicase) ay ang pinakakilalang mga enzyme na kasangkot sa NER na nag-trigger ng pag-aayos ng DNA sa modelong organismo na Ecoli. Ang Uvr ABC multi-subunits enzyme complex ay gumagawa ng Uvr A, Uvr B, Uvr C polypeptides. Ang mga gene na naka-encode para sa mga nabanggit na polypeptides ay uvr A, uvr B, uvr C. Ang mga enzyme ng Uvr A at B ay sama-samang kinikilala ang pinsalang dulot ng pagbaluktot na dulot ng double helix ng DNA gaya ng mga pyrimidine dimmer dahil sa UV irradiation. Ang Uvr A ay isang ATPase enzyme at ito ay isang autocatalytic na reaksyon. Pagkatapos, ang Uvr A ay umalis sa DNA samantalang ang Uvr BC complex (aktibong nuclease) ay naghihiwalay sa DNA sa magkabilang panig ng pinsala na na-catalyze ng ATP. Ang isa pang protina na tinatawag na Uvr D na na-encode ng uvrD gene ay isang helicase II enzyme na nag-unwind sa DNA na nagreresulta mula sa paglabas ng single stranded na nasirang segment ng DNA. Nag-iiwan ito ng puwang sa DNA helix. Matapos ma-excise ang nasirang segment, nananatili ang 12-13 nucleotide gap sa DNA strand. Ito ay pinupuno ng DNA polymerase enzyme I at ang nick ay tinatakan ng DNA ligase. Ang ATP ay kinakailangan sa tatlong hakbang ng reaksyong ito. Ang mekanismo ng NER ay maaaring makilala din sa mga tulad ng mammalian na tao. Sa mga tao, ang kondisyon ng balat na tinatawag na Xeroderma pigmentosum ay dahil sa mga dimer ng DNA na dulot ng UV irradiation. Ang mga gene na XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, at XPG ay gumagawa ng mga protina upang palitan ang pinsala sa DNA. Ang mga protina ng mga gene na XPA, XPC, XPE, XPF, at XPG ay may aktibidad na nuclease. Sa kabilang banda, ipinapakita ng mga protina ng XPB at XPD genes ang aktibidad ng helicase na kahalintulad sa Uvr D sa E coli.
Figure 01: Pag-aayos ng Nucleotide Excision
Ano ang Mismatch Repair?
Ang mismatch repair system ay sinisimulan sa panahon ng DNA synthesis. Kahit na may functional € subunit, pinapayagan ng DNA polymerase III ang pagsasama ng maling nucleotide para sa synthesis bawat 108 base pairs. Kinikilala ng mga hindi tugmang protina sa pag-aayos ang nucleotide na ito, i-excise ito at palitan ito ng tamang nucleotide na responsable para sa huling antas ng katumpakan. Ang DNA methylation ay mahalaga para makilala ng mga protina ng MMR ang parent strand mula sa bagong synthesize na strand. Ang methylation ng adenine (A) nucleotide sa isang GATC motif ng isang bagong synthesize na strand ay medyo naantala. Sa kabilang banda, ang parent strand adenine nucleotide sa GATC motif ay na-methylated na. Kinikilala ng mga protina ng MMR ang bagong synthesize na strand sa pamamagitan ng pagkakaibang ito mula sa parent strand at sinisimulan ang mismatch repair sa isang bagong synthesize na strand bago ito ma-methylated. Ang mga protina ng MMR ay nagdidirekta sa kanilang aktibidad sa pagkukumpuni upang i-excise ang maling nucleotide bago ma-methylated ang bagong kopyang DNA strand. Ang mga enzyme na Mut H, Mut L at Mut S na na-encode ng mga gene na mut H, mut L, mut S ay nagpapanggitna sa mga reaksyong ito sa Ecoli. Kinikilala ng Mut S protein ang pito sa walong posibleng mismatch base pairs maliban sa C:C, at nagbubuklod sa lugar ng mismatch sa duplex DNA. Sa mga nakagapos na ATP, ang Mut L at Mut S ay sasali sa complex mamaya. Ang complex ay nagsasalin ng ilang libong base pairs palayo hanggang sa makakita ito ng hemimethylated GATC motif. Ang natutulog na aktibidad ng nuclease ng Mut H protein ay isinaaktibo kapag nakakita ito ng hemimethylated GATC motif. Tinatanggal nito ang unmethylated DNA strand na nag-iiwan ng 5′ nick sa G nucleotide ng unmethylated GATC motif (newly synthesized DNA strand). Pagkatapos ang parehong strand sa kabilang panig ng mismatch ay nick ni Mut H. Sa iba pang mga hakbang, ang mga sama-samang pagkilos ng Uvr D a helicase protein, Mut U, SSB at exonuclease I excise ang maling nucleotide sa single-stranded DNA. Ang puwang na nabuo sa excision ay pinupunan ng DNA polymerase III at tinatakan ng ligase. Ang isang katulad na sistema ay maaaring makilala sa mga daga at mga tao. Ang mutation ng hMLH1, hMSH1, at hMSH2 ng tao ay kasangkot sa hereditary nonpolyposis colon cancer na nagde-deregulate sa cell division ng colon cells.
Figure 02: Pag-aayos ng Hindi Magtugma
Ano ang pagkakaiba ng Mismatch Repair at Nucleotide Excision Repair?
Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair |
|
| Nagaganap ang hindi tugmang sistema ng pag-aayos sa panahon ng post-replication. | Kasali ito sa pag-alis ng mga pyrimidine dimer dahil sa pag-iilaw ng U. V at iba pang mga sugat sa DNA dahil sa chemical adduct. |
| Enzymes | |
| Ito ay na-catalyze ng Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB at exonuclease I. | Ito ay na-catalyze ng Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD enzymes. |
| Methylation | |
| Mahalagang simulan ang reaksyon. | DNA methylation ay hindi kinakailangan para sa pagsisimula ng reaksyon. |
| Action of Enzymes | |
| Mut H ay isang endonuclease. | Ang Uvr B at Uvr C ay mga exonucleases. |
| Occasion | |
| Ito ay partikular na nangyayari sa panahon ng pagtitiklop. | Nangyayari ito kapag nalantad sa U. V o mga kemikal na mutagen, hindi sa panahon ng pagtitiklop |
| Conservation | |
| Ito ay lubos na natipid | Hindi ito lubos na natipid. |
| Gap Filling | |
| Ginagawa ito ng DNA polymerase III. | Ginagawa ito ng DNA polymerase I. |
Buod – Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair
Ang Mismatch repair (MMR) at Nucleotide excision repair (NER) ay dalawang mekanismo na nagaganap sa cell upang maitama ang mga pinsala at distortion ng DNA na dulot ng iba't ibang ahente. Ang mga ito ay pinagsama-samang pinangalanan bilang mga mekanismo ng pag-aayos ng DNA. Ang pag-aayos ng nucleotide excision ay nag-aayos ng binagong mga pinsala sa nucleotide, kadalasan ang mga makabuluhang pinsala ng DNA double helix na nangyayari dahil sa pagkakalantad sa U. V irradiation at mga chemical adduct. Kinikilala ng mga hindi tugmang protina sa pag-aayos ang maling nucleotide, i-excise ito at palitan ito ng tamang nucleotide. Ang prosesong ito ay responsable para sa panghuling antas ng katumpakan sa panahon ng pagtitiklop.
