Հիմնական տարբերություն – անհամապատասխանության վերականգնում ընդդեմ նուկլեոտիդային հեռացման վերանորոգման
Օրական տասնյակ ու հազարավոր ԴՆԹ-ի վնասներ են տեղի ունենում բջջում: Այն առաջացնում է փոփոխություններ բջջային գործընթացներում, ինչպիսիք են վերարտադրությունը, տրանսկրիպցիան, ինչպես նաև բջջի կենսունակությունը: Որոշ դեպքերում ԴՆԹ-ի այս վնասների հետևանքով առաջացած մուտացիաները կարող են հանգեցնել վնասակար հիվանդությունների, ինչպիսիք են քաղցկեղը և ծերացման հետ կապված սինդրոմները (օրինակ՝ Պրոգերիա): Անկախ այս վնասներից, բջիջը նախաձեռնում է բարձր կազմակերպված կասկադի վերականգնման մեխանիզմ, որը կոչվում է ԴՆԹ-ի վնասման արձագանքներ: Բջջային համակարգում հայտնաբերվել են ԴՆԹ-ի վերականգնման մի քանի համակարգեր. դրանք հայտնի են որպես բազային հեռացման վերանորոգում (BER), անհամապատասխանության վերանորոգում (MMR), նուկլեոտիդային հեռացման վերանորոգում (NER), կրկնակի շղթայի ճեղքման վերանորոգում:Նուկլեոտիդային հեռացման վերականգնումը շատ բազմակողմանի համակարգ է, որը ճանաչում է պարույրի խեղաթյուրված ԴՆԹ-ի մեծածավալ վնասվածքները և հեռացնում դրանք: Մյուս կողմից, անհամապատասխանության վերանորոգումը փոխարինում է սխալ ներառված հիմքերը վերարտադրության ժամանակ: Անհամապատասխանության վերականգնման և նուկլեոտիդների հեռացման վերանորոգման հիմնական տարբերությունն այն է, որ նուկլեոտիդային հեռացման վերանորոգումը (NER) օգտագործվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և քիմիական հավելումների հետևանքով առաջացած պիրիմիդինի դիմերները հեռացնելու համար, մինչդեռ անհամապատասխանության վերականգնման համակարգը կարևոր դեր է խաղում սխալ ներկառուցված հիմքերը շտկելու համար, որոնք ունեն: փախել է վերարտադրության ֆերմենտներից (ԴՆԹ պոլիմերազ 1) հետբազմացման ժամանակ: Ի լրումն անհամապատասխան հիմքերի, MMR համակարգի սպիտակուցները կարող են նաև վերականգնել ներդիրների/ջնջման օղակները (IDL), որոնք պոլիմերազային սայթաքման հետևանք են ԴՆԹ-ի կրկնվող հաջորդականությունների կրկնօրինակման ժամանակ:
Ի՞նչ է նուկլեոտիդային հեռացման վերականգնումը:
Նուկլեոտիդային հեռացման վերականգնման ամենաակնառու առանձնահատկությունն այն է, որ այն վերականգնում է մոդիֆիկացված նուկլեոտիդային վնասները, որոնք առաջացել են ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի զգալի աղավաղումների հետևանքով:Այն նկատվում է մինչ օրս հետազոտված գրեթե բոլոր օրգանիզմների մոտ։ Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleases) Uvr D (a helicase) NER-ում ներգրավված ամենահայտնի ֆերմենտներն են, որոնք խթանում են ԴՆԹ-ի վերականգնումը Ecoli-ի մոդելային օրգանիզմում: Uvr ABC բազմաբնակարան ենթամիավոր ֆերմենտային համալիրը արտադրում է Uvr A, Uvr B, Uvr C պոլիպեպտիդներ: Վերոհիշյալ պոլիպեպտիդների համար կոդավորված գեներն են՝ uvr A, uvr B, uvr C: Uvr A և B ֆերմենտները միասին ճանաչում են ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի վրա առաջացած վնասի աղավաղումը, օրինակ՝ պիրիմիդինային դիմերները՝ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման պատճառով: Uvr A-ն ATPase ֆերմենտ է և սա ավտոկատալիտիկ ռեակցիա է: Այնուհետև Uvr A-ն թողնում է ԴՆԹ-ն, մինչդեռ Uvr BC համալիրը (ակտիվ նուկլեազ) կտրում է ԴՆԹ-ն ATP-ով կատալիզացված վնասի երկու կողմերում: Մեկ այլ սպիտակուց, որը կոչվում է Uvr D, որը կոդավորված է uvrD գենով, հելիկազ II ֆերմենտն է, որը քանդում է ԴՆԹ-ն, որն առաջանում է միաշղթա վնասված ԴՆԹ հատվածի ազատումից: Սա բաց է թողնում ԴՆԹ-ի պարույրում: Վնասված հատվածի հեռացումից հետո ԴՆԹ-ի շղթայում մնում է 12-13 նուկլեոտիդային բացվածք:Այն լցվում է ԴՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտի I-ով, իսկ ծակոցը փակվում է ԴՆԹ լիգազի միջոցով: ATP-ն անհրաժեշտ է այս ռեակցիայի երեք փուլերում: NER մեխանիզմը կարող է հայտնաբերվել նաև կաթնասունների նման մարդկանց մոտ: Մարդկանց մոտ մաշկի վիճակը, որը կոչվում է Xeroderma pigmentosum, պայմանավորված է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման հետևանքով առաջացած ԴՆԹ դիմերներով: XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF և XPG գեները արտադրում են սպիտակուցներ՝ փոխարինելու ԴՆԹ-ի վնասը: XPA, XPC, XPE, XPF և XPG գեների սպիտակուցներն ունեն նուկլեազային ակտիվություն։ Մյուս կողմից, XPB և XPD գեների սպիտակուցները ցույց են տալիս հելիկազի ակտիվությունը, որը նման է Uvr D-ին E coli-ում:
Նկար 01. Նուկլեոտիդային հեռացման վերանորոգում
Ի՞նչ է անհամապատասխանության վերականգնումը:
Անհամապատասխանության վերականգնման համակարգը գործարկվում է ԴՆԹ սինթեզի ժամանակ:Նույնիսկ ֆունկցիոնալ € ենթամիավորի դեպքում ԴՆԹ պոլիմերազ III-ը թույլ է տալիս սինթեզի համար սխալ նուկլեոտիդ ներդնել յուրաքանչյուր 108 բազային զույգերում: Անհամապատասխանության վերականգնող սպիտակուցները ճանաչում են այս նուկլեոտիդը, կտրում այն և փոխարինում այն ճիշտ նուկլեոտիդով, որը պատասխանատու է ճշգրտության վերջնական աստիճանի համար: ԴՆԹ-ի մեթիլացումը առանցքային է MMR սպիտակուցների համար՝ նոր սինթեզված շղթայից մայր շարանը ճանաչելու համար: Ադենինի (A) նուկլեոտիդի մեթիլացումը նոր սինթեզված շղթայի GATC մոտիվում մի փոքր հետաձգվում է: Մյուս կողմից, GATC-ի մոտիվում ադենինային նուկլեոտիդը արդեն մեթիլացվել է: MMR սպիտակուցները ճանաչում են նոր սինթեզված շարանը հիմնական շղթայից այս տարբերությամբ և սկսում անհամապատասխանության վերականգնումը նոր սինթեզված շղթայում, նախքան այն մեթիլացվելը: MMR սպիտակուցներն ուղղում են իրենց վերականգնողական ակտիվությունը սխալ նուկլեոտիդը հեռացնելու համար, նախքան նոր վերարտադրված ԴՆԹ-ի շարանը մեթիլացվի: Mut H, Mut L և Mut S ֆերմենտները, որոնք կոդավորված են mut H, mut L, mut S գեներով, կատալիզացնում են այս ռեակցիաները Էկոլիում:Mut S սպիտակուցը ճանաչում է ութ հնարավոր անհամապատասխանության բազային զույգերից յոթը, բացառությամբ C:C-ի, և կապվում է երկակի ԴՆԹ-ի անհամապատասխանության վայրում: Կապված ATP-ներով Mut L-ը և Mut S-ը միանում են համալիրին ավելի ուշ: Համալիրը տեղափոխում է մի քանի հազար բազային զույգեր, մինչև որ գտնում է հեմիմեթիլացված GATC-ի մոտիվը: Mut H սպիտակուցի քնած նուկլեազային ակտիվությունը ակտիվանում է, երբ այն գտնում է հեմիմեթիլացված GATC մոտիվ: Այն կտրում է չմեթիլացված ԴՆԹ-ի շղթան, թողնելով 5' նիկ G նուկլեոտիդում չմեթիլացված GATC-ի մոտիվից (նոր սինթեզված ԴՆԹ շղթա): Այնուհետև անհամապատասխանության մյուս կողմում գտնվող նույն շարանը կտրվում է Mut H-ի կողմից: Մնացած քայլերում Uvr D-ի կոլեկտիվ գործողությունները հելիկազի սպիտակուցի, Mut U-ի, SSB-ի և էկզոնուկլեազի I-ի կոլեկտիվ գործողությունները կտրում են սխալ նուկլեոտիդը միաշղթայում: ԴՆԹ. Բացը, որը ձևավորվում է հեռացման ժամանակ, լրացվում է ԴՆԹ պոլիմերազ III-ով և փակվում լիգազի միջոցով: Նմանատիպ համակարգ կարելի է հայտնաբերել մկների և մարդկանց մոտ: Մարդու hMLH1-ի, hMSH1-ի և hMSH2-ի մուտացիան ներգրավված է հաստ աղիքի ժառանգական ոչ պոլիպոզային քաղցկեղի մեջ, որը ապակարգավորում է հաստ աղիքի բջիջների բջիջների բաժանումը:
Գծապատկեր 02. անհամապատասխանության վերականգնում
Ո՞րն է տարբերությունը անհամապատասխանության վերականգնման և նուկլեոտիդային հեռացման վերականգնման միջև:
Անհամապատասխանության վերականգնում ընդդեմ նուկլեոտիդային հեռացման վերանորոգման |
|
| Անհամապատասխանության վերանորոգման համակարգը տեղի է ունենում հետկրկնօրինակման ժամանակ: | Սա ներգրավված է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և ԴՆԹ-ի այլ վնասվածքների հետևանքով առաջացած պիրիմիդինի դիմերների հեռացման մեջ՝ քիմիական հավելումների պատճառով: |
| Ֆերմենտներ | |
| Այն կատալիզացվում է Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB և էկզոնուկլեազ I: | Այն կատալիզացվում է Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD ֆերմենտներով: |
| մեթիլացում | |
| Կարևոր է ռեակցիան սկսելը։ | ԴՆԹ-ի մեթիլացում չի պահանջվում ռեակցիան սկսելու համար: |
| Ֆերմենտների գործողություն | |
| Mut H-ը էնդոնուկլեազ է: | Uvr B-ն և Uvr C-ն էկզոնուկլեազներ են: |
| առիթ | |
| Սա տեղի է ունենում հատկապես կրկնօրինակման ժամանակ: | Սա տեղի է ունենում ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման կամ քիմիական մուտագենների ազդեցության դեպքում, այլ ոչ թե բազմացման ժամանակ |
| Պահպանում | |
| Այն խիստ պահպանված է | Այն խիստ պահպանված չէ։ |
| Բացը լրացում | |
| Այն կատարվում է ԴՆԹ պոլիմերազ III-ի միջոցով: | Այն կատարվում է ԴՆԹ պոլիմերազ I-ի միջոցով։ |
Ամփոփում – Անհամապատասխանության վերականգնում ընդդեմ նուկլեոտիդային հեռացման վերանորոգման
Անհամապատասխանության վերականգնումը (MMR) և նուկլեոտիդային հեռացման վերականգնումը (NER) երկու մեխանիզմներ են, որոնք տեղի են ունենում բջջում, որպեսզի շտկվեն ԴՆԹ-ի վնասներն ու աղավաղումները, որոնք առաջանում են տարբեր գործակալների կողմից: Սրանք միասին կոչվում են որպես ԴՆԹ վերականգնման մեխանիզմներ: Նուկլեոտիդային հեռացման վերականգնումը վերականգնում է մոդիֆիկացված նուկլեոտիդային վնասները, սովորաբար ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի այն զգալի վնասները, որոնք տեղի են ունենում ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և քիմիական հավելումների ազդեցության պատճառով: Անհամապատասխանության վերականգնող սպիտակուցները ճանաչում են սխալ նուկլեոտիդը, կտրում այն և փոխարինում ճիշտ նուկլեոտիդով: Այս գործընթացը պատասխանատու է կրկնօրինակման ընթացքում ճշգրտության վերջնական աստիճանի համար:
