ძირითადი განსხვავება - შეუსაბამობის შეკეთება ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთებასთან
დღეში ათობით და ათასობით დნმ-ის დაზიანება ხდება უჯრედში. ის იწვევს ცვლილებებს უჯრედულ პროცესებში, როგორიცაა რეპლიკაცია, ტრანსკრიფცია, აგრეთვე უჯრედის სიცოცხლისუნარიანობა. ზოგიერთ შემთხვევაში, დნმ-ის ამ დაზიანებით გამოწვეულმა მუტაციებმა შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი მავნე დაავადებები, როგორიცაა კიბო და დაბერებასთან დაკავშირებული სინდრომები (მაგ.: პროგერია). მიუხედავად ამ დაზიანებისა, უჯრედი იწყებს მაღალ ორგანიზებულ კასკადის აღდგენის მექანიზმს, რომელსაც ეწოდება დნმ-ის დაზიანების პასუხები. უჯრედულ სისტემაში გამოვლენილია დნმ-ის აღდგენის რამდენიმე სისტემა; ისინი ცნობილია, როგორც ბაზის ამოკვეთის შეკეთება (BER), შეუსაბამობის შეკეთება (MMR), ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება (NER), ორმაგი ძაფების შეკეთება.ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება არის უაღრესად მრავალმხრივი სისტემა, რომელიც ამოიცნობს სპირალის დამახინჯებულ დნმ-ის დაზიანებებს და შლის მათ. მეორეს მხრივ, შეუსაბამობის შეკეთება ცვლის არასწორად ჩაშენებულ ბაზებს რეპლიკაციის დროს. შეუსაბამობის შეკეთებასა და ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთებას შორის მთავარი განსხვავებაა ის, რომ ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება (NER) გამოიყენება ულტრაიისფერი გამოსხივებით და ქიმიური დანამატებით გამოწვეული პირმიდინის დიმერების მოსაშორებლად, ხოლო შეუსაბამობის აღდგენის სისტემა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს არასწორად შერწყმული ბაზების გამოსწორებაში. გაურბოდა რეპლიკაციის ფერმენტებს (დნმ პოლიმერაზა 1) პოსტრეპლიკაციის დროს. შეუსაბამო ბაზების გარდა, MMR სისტემის პროტეინებს ასევე შეუძლიათ შეაკეთონ ჩასმა/წაშლა მარყუჟები (IDL), რომლებიც წარმოადგენენ პოლიმერაზას სრიალის შედეგებს განმეორებადი დნმ-ის თანმიმდევრობების რეპლიკაციის დროს.
რა არის ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება?
ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთების ყველაზე გამორჩეული თვისება არის ის, რომ იგი აღადგენს შეცვლილ ნუკლეოტიდურ დაზიანებებს, რომლებიც გამოწვეულია დნმ-ის ორმაგი სპირალის მნიშვნელოვანი დამახინჯებით.იგი შეინიშნება დღემდე გამოკვლეულ თითქმის ყველა ორგანიზმში. Uvr A, Uvr B, Uvr C (ექსცინუკლეაზები) Uvr D (ჰელიკაზა) არის ყველაზე ცნობილი ფერმენტები, რომლებიც მონაწილეობენ NER-ში, რომლებიც იწვევენ დნმ-ის აღდგენას მოდელ ორგანიზმში Ecoli. Uvr ABC მრავალ ქვედანაყოფის ფერმენტული კომპლექსი წარმოქმნის Uvr A, Uvr B, Uvr C პოლიპეპტიდებს. ზემოაღნიშნული პოლიპეპტიდებისთვის კოდირებული გენები არის uvr A, uvr B, uvr C. Uvr A და B ფერმენტები ერთობლივად აღიარებენ დნმ-ის ორმაგ სპირალზე გამოწვეულ დაზიანებას, როგორიცაა პირიმიდინის დიმერები UV დასხივების გამო. Uvr A არის ATPase ფერმენტი და ეს არის ავტოკატალიტიკური რეაქცია. შემდეგ Uvr A ტოვებს დნმ-ს, ხოლო Uvr BC კომპლექსი (აქტიური ნუკლეაზა) წყვეტს დნმ-ს დაზიანების ორივე მხარეს, რომელიც კატალიზირებულია ATP-ით. კიდევ ერთი ცილა სახელწოდებით Uvr D, რომელიც კოდირებულია uvrD გენით, არის ჰელიკაზა II ფერმენტი, რომელიც ხსნის დნმ-ს, რომელიც წარმოიქმნება ერთჯაჭვიანი დაზიანებული დნმ-ის სეგმენტის გათავისუფლების შედეგად. ეს ტოვებს უფსკრული დნმ-ის სპირალში. დაზიანებული სეგმენტის ამოკვეთის შემდეგ, დნმ-ის ჯაჭვში რჩება 12-13 ნუკლეოტიდის უფსკრული.იგი ივსება დნმ პოლიმერაზას ფერმენტ I-ით და ნიკა ილუქება დნმ ლიგაზათ. ATP საჭიროა ამ რეაქციის სამ საფეხურზე. NER მექანიზმის იდენტიფიცირება შესაძლებელია ძუძუმწოვრების მსგავს ადამიანებშიც. ადამიანებში კანის მდგომარეობა სახელწოდებით Xeroderma pigmentosum გამოწვეულია დნმ-ის დიმერებით, რომლებიც გამოწვეულია UV დასხივებით. გენები XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF და XPG წარმოქმნიან ცილებს დნმ-ის დაზიანების შესაცვლელად. XPA, XPC, XPE, XPF და XPG გენების პროტეინებს აქვთ ნუკლეაზას აქტივობა. მეორეს მხრივ, XPB და XPD გენების ცილები აჩვენებენ ჰელიკაზას აქტივობას, რომელიც ემსგავსება Uvr D-ს E coli-ში.
სურათი 01: ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება
რა არის შეუსაბამობის შეკეთება?
შეუსაბამობის აღდგენის სისტემა იწყება დნმ-ის სინთეზის დროს.ფუნქციური € ქვეერთეულითაც კი, დნმ პოლიმერაზა III იძლევა არასწორი ნუკლეოტიდის სინთეზის საშუალებას ყოველ 108 ბაზის წყვილში. შეუსაბამობის აღმდგენი პროტეინები ცნობენ ამ ნუკლეოტიდს, ამოკვეთენ მას და ანაცვლებენ მას სწორი ნუკლეოტიდით, რომელიც პასუხისმგებელია სიზუსტის საბოლოო ხარისხზე. დნმ-ის მეთილაცია გადამწყვეტია MMR პროტეინებისთვის, რათა ამოიცნონ მშობელი ჯაჭვი ახლად სინთეზირებული ჯაჭვიდან. ადენინის (A) ნუკლეოტიდის მეთილაცია ახლად სინთეზირებული ჯაჭვის GATC მოტივში ოდნავ დაგვიანებულია. მეორეს მხრივ, GATC მოტივში ადენინის მთავარი ჯაჭვის ნუკლეოტიდი უკვე მეთილირებულია. MMR ცილები აღიარებენ ახლად სინთეზირებულ ძაფს ამ განსხვავებებით საწყისი ჯაჭვისგან და იწყებენ შეუსაბამობის შეკეთებას ახლად სინთეზირებულ ჯაჭვში, სანამ ის მეთილდება. MMR ცილები მიმართავენ თავიანთ სარემონტო აქტივობას არასწორი ნუკლეოტიდის ამოკვეთაზე, სანამ ახლად გამრავლებული დნმ-ის ჯაჭვი მეთილირებული იქნება. ფერმენტები Mut H, Mut L და Mut S, რომლებიც კოდირებულია mut H, mut L, mut S გენებით, კატალიზებს ამ რეაქციებს Ecoli-ში. Mut S ცილა ამოიცნობს რვა შესაძლო შეუსაბამობის ბაზის წყვილს, გარდა C:C-ისა და აკავშირებს შეუსაბამობის ადგილზე დუპლექსის დნმ-ში. შეკრული ATP-ებით, Mut L და Mut S უერთდებიან კომპლექსს მოგვიანებით. კომპლექსი რამდენიმე ათასი ბაზის წყვილს აშორებს მანამ, სანამ არ იპოვის ჰემიმეტილირებული GATC მოტივს. Mut H პროტეინის მიძინებული ნუკლეაზური აქტივობა გააქტიურებულია მას შემდეგ, რაც ის აღმოაჩენს ჰემიმეტილირებული GATC მოტივს. ის წყვეტს არამეთილირებული დნმ-ის ჯაჭვს და ტოვებს 5' ნიკს G ნუკლეოტიდზე არამეთილირებული GATC მოტივის (ახლად სინთეზირებული დნმ-ის ჯაჭვი). შემდეგ იგივე ჯაჭვი შეუსაბამობის მეორე მხარეს იჭრება Mut H-ით. დანარჩენ საფეხურებში, Uvr D-ის კოლექტიური მოქმედებები ჰელიკაზას პროტეინის, Mut U, SSB და ეგზონუკლეაზა I ამოკვეთს არასწორ ნუკლეოტიდს ერთჯაჭვიანში. დნმ. უფსკრული, რომელიც წარმოიქმნება ამოკვეთისას, ივსება დნმ პოლიმერაზა III-ით და დალუქულია ლიგაზათ. მსგავსი სისტემის იდენტიფიცირება შესაძლებელია თაგვებსა და ადამიანებში. ადამიანის hMLH1, hMSH1 და hMSH2 მუტაცია მონაწილეობს მსხვილი ნაწლავის მემკვიდრეობით არაპოლიპოზურ კიბოში, რომელიც არეგულირებს მსხვილი ნაწლავის უჯრედების უჯრედულ დაყოფას.
სურათი 02: შეუსაბამობის შეკეთება
რა განსხვავებაა შეუსაბამობის შეკეთებასა და ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთებას შორის?
შეუსაბამობის შეკეთება ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება |
|
| შეუსაბამობის შეკეთების სისტემა ხდება პოსტ-რეპლიკაციის დროს. | ეს ჩართულია პირმიდინის დიმერების მოცილებაში ულტრაიისფერი გამოსხივების და დნმ-ის სხვა დაზიანებების გამო ქიმიური დანამატის გამო. |
| ფერმენტები | |
| იგი კატალიზებულია Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB და ეგზონუკლეაზა I. | იგი კატალიზებულია Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD ფერმენტებით. |
| მეთილაცია | |
| აუცილებელია რეაქციის დაწყება. | დნმ-ის მეთილაცია არ არის საჭირო რეაქციის დასაწყებად. |
| ფერმენტების მოქმედება | |
| Mut H არის ენდონუკლეაზა. | Uvr B და Uvr C არის ეგზონუკლეაზები. |
| შემთხვევა | |
| ეს ხდება კონკრეტულად რეპლიკაციის დროს. | ეს ხდება U. V ან ქიმიური მუტაგენების ზემოქმედებისას და არა რეპლიკაციის დროს |
| კონსერვაცია | |
| ძალიან დაცულია | ის არ არის ძალიან კონსერვირებული. |
| უფასო შევსება | |
| იგი კეთდება დნმ პოლიმერაზა III. | ეს კეთდება დნმ პოლიმერაზა I-ით. |
რეზიუმე – შეუსაბამობის შეკეთება ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება-თან
შეუსაბამობის შეკეთება (MMR) და ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება (NER) არის ორი მექანიზმი, რომელიც ხდება უჯრედში, რათა გამოსწორდეს დნმ-ის დაზიანება და დამახინჯება, რომელიც გამოწვეულია სხვადასხვა აგენტებით. მათ ერთობლივად უწოდებენ დნმ-ის აღდგენის მექანიზმებს. ნუკლეოტიდის ამოკვეთის შეკეთება აღადგენს მოდიფიცირებულ ნუკლეოტიდს დაზიანებებს, როგორც წესი, დნმ-ის ორმაგი სპირალის იმ მნიშვნელოვან დაზიანებას, რომელიც ხდება U. V გამოსხივების და ქიმიური დანამატების ზემოქმედების გამო. შეუსაბამობის აღმდგენი პროტეინები ცნობენ არასწორ ნუკლეოტიდს, ამოკვეთენ მას და ჩაანაცვლებენ სწორი ნუკლეოტიდით. ეს პროცესი პასუხისმგებელია რეპლიკაციის დროს სიზუსტის საბოლოო ხარისხზე.
