Ключова разлика – Възстановяване чрез изрязване на основа срещу възстановяване на изрязване на нуклеотиди
ДНК често е подложена на повреди поради различни вътрешни и външни фактори. Клетъчните възстановяващи системи обаче незабавно и постоянно коригират щетите, преди те да се превърнат в мутации или преди да бъдат прехвърлени на следващите поколения. В клетките има три вида системи за ексцизионно възстановяване: нуклеотидно ексцизионно възстановяване (NER), базово ексцизионно възстановяване (BER) и възстановяване на несъответствие на ДНК (MMR) за възстановяване на увреждания на едноверижна ДНК. Ключовата разлика между възстановяването чрез изрязване на основата и възстановяването чрез изрязване на нуклеотиди е, че възстановяването чрез изрязване на основата е проста система за възстановяване, която работи в клетките за възстановяване на единични нуклеотидни увреждания, причинени ендогенно, докато възстановяването на нуклеотидна ексцизия е сложна система за възстановяване, която работи в клетките, за да поправи сравнително по-големи, повредени региони, причинени екзогенно.
Какво представлява възстановяване чрез изрязване на основата?
Ремонтът чрез изрязване на основата е най-простата версия на системата за възстановяване на ДНК, която клетките имат. Използва се за възстановяване на малки повреди в ДНК. ДНК базите се модифицират поради дезаминиране или алкилиране. Когато има базови увреждания, ДНК гликозилазата разпознава и активира системата за възстановяване на основата при изрязване и я възстановява с помощта на ензимите АР ендонуклеаза, ДНК полимераза и ДНК лигаза. Следните стъпки са включени в BER системата.
- Разпознаване и отстраняване на неправилна или повредена база от ДНК гликозилаза за създаване на абазично място (места на загуба на база – апиуринови или апиримидинови места).
- Разрязване на абазично място от апуринова/апиримидинова ендонуклеаза
- Отстраняване на останалия захарен фрагмент чрез лиаза или фосфодиестераза
- Попълване на празнини от ДНК полимераза
- Запечатване на ника чрез ДНК лигаза
Фигура 01: Възстановяващ път на основната ексцизия
Какво представлява възстановяване чрез изрязване на нуклеотиди?
Ремонтът на нуклеотидната ексцизия (NER) е важна система за възстановяване на ексцизионната ДНК в клетките. Той е в състояние да поправи и замени повредени региони с дължина до 30 бази и се насочва от неповредената нишка на шаблона. Обичайните увреждания на ДНК възникват поради ултравиолетово лъчение и NER предпазва ДНК, като поправя тези увреждания непосредствено преди да се превърнат в мутации и да преминат в бъдещите поколения или да причинят заболявания. NER специално осигурява защита срещу мутации, причинени индиректно от екзогенни фактори като екологични и химически канцерогени. NER се наблюдава в почти всички организми и разпознава повреди, които причиняват значително изкривяване в спиралата на ДНК.
Процесът NER включва действието на много протеини като XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, XPG, CSA, CSB и т.н. и протича чрез няколко подобни на изрязване и поставяне механизми. Тези протеини са от съществено значение за завършването на възстановителния процес и дефект в един от NER протеините е жизненоважен и може да причини редки рецесивни синдроми: пигментна ксеродерма (XP), синдром на Cockayne (CS) и фоточувствителната форма на разстройството на чупливата коса трихотиодистрофия (TTD).
Фигура 02: Ремонт на нуклеотидна ексцизия
Каква е разликата между възстановяване на изрязване на основата и възстановяване на изрязване на нуклеотиди?
Възстановяване чрез изрязване на основа срещу възстановяване на изрязване на нуклеотиди |
|
| Репарацията чрез изрязване на основата (BER) е система за възстановяване на ДНК, която се случва в клетките. | Репарацията чрез изрязване на нуклеотиди (NER) е друг тип система за възстановяване на ДНК, открита в клетките. |
| Разпознаване на ДНК адукти | |
| BER възстановява уврежданията на малки ДНК адукти. | NER възстановява големи ДНК адукти. |
| Увреждания на ДНК | |
| BER разпознава щетите, които не причиняват значителни изкривявания на спиралата на ДНК. | NER разпознава щетите, които причиняват значителни изкривявания на спиралата на ДНК. |
| Причини за увреждане на ДНК | |
| BER възстановява щетите, причинени от ендогенни мутагени. | NER поправя щетите, причинени от екзогенни мутагени. |
| Сложност | |
| BER е най-малко сложната система за ремонт | По-сложно е от BER. |
| Нужда от протеини | |
| BER не изисква други протеини. | NER изисква няколко генни продукта, особено протеини, за разграничаване на увредени и неувредени региони. |
| Пригодност | |
| BER е подходящ за коригиране на повреди на единична основа. | NER е подходящ за замяна на повредени региони. |
Резюме – Възстановяване чрез изрязване на основа срещу възстановяване на изрязване на нуклеотиди
NER и BER са два вида процеси на възстановяване на ДНК ексцизия, открити в клетките. BER е в състояние да поправи малки щети, причинени ендогенно, докато NER е в състояние да поправи области на повреда с дължина до 30 базови двойки, причинени предимно от екзогенно. BER се различава от NER по разпознатите типове субстрати и по първоначалното събитие на разцепване. BER може също да разпознае щети, които не са причинени от значителни изкривявания в спиралата на ДНК, докато NER разпознава значителни изкривявания на спиралата на ДНК. Това е разликата между възстановяването чрез изрязване на основата и изрязването на нуклеотидите.
