الفرق الرئيسي - إصلاح عدم التطابق مقابل إصلاح ختان النيوكليوتيدات
عشرات وآلاف من أضرار الحمض النووي تحدث في الخلية يوميًا. إنه يحث على تغييرات في عمليات الخلية مثل النسخ المتماثل والنسخ بالإضافة إلى قابلية الخلية للحياة. في بعض الحالات ، قد تؤدي الطفرات التي تسببها أضرار الحمض النووي هذه إلى أمراض ضارة مثل السرطانات والمتلازمات المرتبطة بالشيخوخة (على سبيل المثال: Progeria). بغض النظر عن هذه الأضرار ، تبدأ الخلية في آلية إصلاح شلال منظمة للغاية تسمى استجابات تلف الحمض النووي. تم تحديد العديد من أنظمة إصلاح الحمض النووي في النظام الخلوي ؛ تُعرف هذه باسم إصلاح الختان الأساسي (BER) ، وإصلاح عدم التطابق (MMR) ، وإصلاح ختان النيوكليوتيدات (NER) ، وإصلاح كسر الشرائط المزدوجة.إصلاح ختان النوكليوتيدات هو نظام متعدد الاستخدامات للغاية يتعرف على آفات الحمض النووي المشوهة الحلزونية الضخمة ويزيلها. من ناحية أخرى ، يحل إصلاح عدم التطابق محل القواعد غير المدمجة أثناء النسخ المتماثل. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين إصلاح عدم التطابق وإصلاح استئصال النوكليوتيدات في أن إصلاح ختان النوكليوتيدات (NER) يستخدم لإزالة ثنائيات البيريميدين المتكونة من الإشعاع فوق البنفسجي والآفات الحلزونية الضخمة الناتجة عن التقارب الكيميائي بينما يلعب نظام إصلاح عدم التطابق دورًا مهمًا في تصحيح القواعد غير المدمجة التي لها هرب من إنزيمات النسخ المتماثل (DNA polymerase 1) أثناء النسخ المتماثل. بالإضافة إلى القواعد غير المتطابقة ، يمكن لبروتينات نظام MMR أيضًا إصلاح حلقات الإدخال / الحذف (IDL) التي تنتج عن انزلاق البوليميراز أثناء تكرار تسلسل الحمض النووي المتكرر.
ما هو إصلاح ختان النيوكليوتيدات؟
الميزة الأكثر تميزًا لإصلاح ختان النوكليوتيدات هي أنه يصلح أضرار النيوكليوتيدات المعدلة الناتجة عن التشوهات الكبيرة في الحلزون المزدوج للحمض النووي.لوحظ في جميع الكائنات الحية التي تم فحصها حتى الآن تقريبًا. Uvr A و Uvr B و Uvr C (Excinucleases) Uvr D (هيليكاز) هي أشهر الإنزيمات المشاركة في NER والتي تؤدي إلى إصلاح الحمض النووي في الكائن الحي النموذجي Ecoli. ينتج مجمع إنزيمات Uvr ABC متعدد الوحدات الفرعية Uvr A و Uvr B و Uvr C polypeptides. الجينات المشفرة لعديد الببتيدات المذكورة أعلاه هي uvr A و uvr B و uvr C. تتعرف إنزيمات Uvr A و B بشكل جماعي على التلف الناجم عن التشويه الناتج عن اللولب المزدوج للحمض النووي مثل مخفتات البيريميدين بسبب الأشعة فوق البنفسجية. Uvr A هو إنزيم ATPase وهذا تفاعل تحفيزي تلقائي. ثم يترك Uvr A الحمض النووي بينما يشق مركب Uvr BC (نوكلياز نشط) الحمض النووي في كلا جانبي الضرر الذي حفزه ATP. بروتين آخر يسمى Uvr D تم ترميزه بواسطة جين uvrD هو إنزيم Helicase II الذي يزيل الحمض النووي الناتج عن إطلاق جزء واحد من الحمض النووي التالف الذي تقطعت به السبل. هذا يترك فجوة في حلزون الحمض النووي. بعد استئصال الجزء التالف ، تظل فجوة نيوكليوتيد 12-13 في حبلا الحمض النووي.يتم ملء هذا بواسطة إنزيم DNA polymerase I ويتم ختم النك بواسطة DNA ligase. مطلوب ATP في ثلاث خطوات من هذا التفاعل. يمكن التعرف على آلية NER في البشر الشبيهة بالثدييات أيضًا. في البشر ، ترجع حالة الجلد المسماة Xeroderma pigmentosum إلى ثنائيات الحمض النووي التي تسببها الأشعة فوق البنفسجية. تنتج جينات XPA و XPB و XPC و XPD و XPE و XPF و XPG بروتينات لتحل محل تلف الحمض النووي. بروتينات الجينات XPA و XPC و XPE و XPF و XPG لها نشاط نوكلياز. من ناحية أخرى ، تُظهر بروتينات جينات XPB و XPD نشاط الهليكاز الذي يشبه Uvr D في E coli.
الشكل 01: إصلاح ختان النيوكليوتيدات
ما هو إصلاح عدم التطابق؟
بدأ نظام إصلاح عدم التطابق أثناء تخليق الحمض النووي.حتى مع الوحدة الفرعية الوظيفية € ، يسمح DNA polymerase III بدمج نيوكليوتيد خاطئ للتوليف كل 108أزواج قاعدية. تتعرف بروتينات إصلاح عدم التطابق على هذا النيوكليوتيد ، وتستأصله وتستبدله بالنيوكليوتيدات الصحيحة المسؤولة عن الدرجة النهائية من الدقة. مثيلة الحمض النووي أمر محوري لبروتينات MMR للتعرف على الخيط الأم من الخيط المركب حديثًا. تأخرت عملية مثيلة نوكليوتيد الأدينين (أ) في نموذج GATC لخيط مركب حديثًا. من ناحية أخرى ، فإن نيوكليوتيد الأدينين في حبلا الأدينين في شكل GATC قد تمت ميثيلته بالفعل. تتعرف بروتينات MMR على الخيط المركب حديثًا من خلال هذا الاختلاف عن الخيط الأصلي وتبدأ في إصلاح عدم التطابق في حبلا مركب حديثًا قبل أن يتم ميثيلته. تقوم بروتينات MMR بتوجيه نشاطها الإصلاحي لاستئصال النيوكليوتيدات الخاطئة قبل أن تتم ميثلة خيط الحمض النووي المتكاثر حديثًا. تحفز إنزيمات Mut H و Mut L و Mut S المشفرة بواسطة الجينات mut H و mut L و mut S هذه التفاعلات في Ecoli.يتعرف بروتين Mut S على سبعة من أصل ثمانية أزواج قاعدية غير متطابقة محتملة باستثناء C: C ، ويرتبط في موقع عدم التطابق في الحمض النووي المزدوج. مع ATPs المربوطة ، ينضم Mut L و Mut S إلى المجمع لاحقًا. ينتقل المجمع بضعة آلاف من أزواج القواعد بعيدًا حتى يجد نموذجًا ثنائي الميثيل GATC. يتم تنشيط نشاط نوكلياز خامد لبروتين Mut H بمجرد العثور على نموذج GATC نصف ميثيل. إنه يشق خيط الحمض النووي غير الميثيل تاركًا 5 نيك في نيوكليوتيد G من عزر GATC غير الميثيل (حبلا DNA المركب حديثًا). ثم يتم قطع نفس الخيط على الجانب الآخر من عدم التطابق بواسطة Mut H. في بقية الخطوات ، الإجراءات الجماعية لـ Uvr D وهو بروتين هيليكس ، موت U ، SSB والنوكلياز الخارجي I استئصال النيوكليوتيد غير الصحيح في أحادي السلسلة. الحمض النووي. يتم ملء الفجوة التي يتم تشكيلها في الختان بواسطة DNA polymerase III وختمها بواسطة ligase. يمكن التعرف على نظام مشابه في الفئران والبشر. تشارك طفرة hMLH1 و hMSH1 و hMSH2 البشرية في سرطان القولون الوراثي غير السلائلي الذي يحرر الانقسام الخلوي لخلايا القولون.
الشكل 02: إصلاح عدم التطابق
ما الفرق بين إصلاح عدم التطابق وإصلاح ختان النيوكليوتيدات؟
إصلاح عدم التطابق مقابل إصلاح ختان النوكليوتيدات |
|
| يحدث نظام إصلاح عدم التطابق أثناء النسخ المتماثل. | يشارك هذا في إزالة ثنائيات البيريميدين بسبب تشعيع الأشعة فوق البنفسجية وآفات الحمض النووي الأخرى بسبب التقريب الكيميائي. |
| إنزيمات | |
| يتم تحفيزه بواسطة Mut S و Mut L و Mut H و Uvr D و SSB والنوكلياز الخارجي I. | يتم تحفيزه بواسطة إنزيمات Uvr A و Uvr B و Uvr C و UvrD. |
| مثيلة | |
| من المحوري بدء التفاعل. | مثيلة الحمض النووي ليست مطلوبة لبدء التفاعل. |
| عمل الإنزيمات | |
| موت H هو نوكلياز داخلي. | Uvr B و Uvr C هي نوكليازات خارجية. |
| مناسبة | |
| يحدث هذا على وجه التحديد أثناء النسخ المتماثل. | يحدث هذا عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية أو المطفرات الكيميائية ، وليس أثناء النسخ المتماثل |
| الحفظ | |
| يتم حفظه بشدة | لا يتم الحفاظ عليها بشكل كبير. |
| سد الفجوة | |
| يتم بواسطة DNA polymerase III. | يتم بواسطة DNA polymerase I. |
ملخص - إصلاح عدم التطابق مقابل إصلاح ختان النيوكليوتيدات
إصلاح عدم التطابق (MMR) وإصلاح ختان النيوكليوتيدات (NER) هما آليتان تحدثان في الخلية من أجل تصحيح أضرار وتشوهات الحمض النووي التي تسببها عوامل مختلفة. هذه تسمى مجتمعة باسم آليات إصلاح الحمض النووي. إصلاح ختان النوكليوتيدات يصلح أضرار النوكليوتيدات المعدلة ، عادةً تلك الأضرار الجسيمة للحلزون المزدوج للحمض النووي التي تحدث بسبب التعرض للإشعاع فوق البنفسجي والمقارب الكيميائي. تتعرف بروتينات إصلاح عدم التطابق على النوكليوتيدات الخاطئة ، وتستأصلها وتستبدلها بالنيوكليوتيدات الصحيحة. هذه العملية مسؤولة عن الدرجة النهائية من الدقة أثناء النسخ المتماثل.
