Perbezaan Utama – Pembaikan Tidak Padan lwn Pembaikan Eksisi Nukleotida
Puluhan dan ribuan kerosakan DNA berlaku dalam sel setiap hari. Ia mendorong perubahan kepada proses sel seperti replikasi, transkripsi serta daya maju sel. Dalam sesetengah kes, mutasi yang disebabkan oleh kerosakan DNA ini boleh membawa kepada penyakit berbahaya seperti kanser dan sindrom yang berkaitan dengan penuaan (cth: Progeria). Tanpa mengira kerosakan ini, sel memulakan mekanisme pembaikan lata yang sangat teratur yang dipanggil tindak balas kerosakan DNA. Beberapa sistem pembaikan DNA telah dikenal pasti dalam sistem selular; ini dikenali sebagai Pembaikan pengasingan asas (BER), pembaikan tidak padan (MMR), pembaikan pengasingan nukleotida (NER), pembaikan pecah helai ganda. Pembaikan pengasingan nukleotida ialah sistem yang sangat serba boleh yang mengiktiraf lesi DNA herotan heliks yang besar dan menghilangkannya. Sebaliknya, pembaikan ketidakpadanan menggantikan asas yang tidak diperbadankan semasa replikasi. Perbezaan utama antara pembaikan ketidakpadanan dan pembaikan eksisi nukleotida ialah pembaikan eksisi nukleotida (NER) digunakan untuk membuang dimer pirimidin yang terbentuk oleh penyinaran UV dan lesi heliks besar yang disebabkan oleh penambahan kimia manakala sistem pembaikan tidak padan memainkan peranan penting dalam membetulkan asas yang tidak diperbadankan yang mempunyai melarikan diri daripada enzim replikasi (DNA polimerase 1) semasa selepas replikasi. Selain asas yang tidak sepadan, protein sistem MMR juga boleh membaiki gelung sisipan/pembuangan (IDL) yang merupakan hasil daripada gelinciran polimerase semasa replikasi urutan DNA berulang.
Apakah Pembaikan Penyingkiran Nukleotida?
Ciri pembaikan eksisi nukleotida yang paling ketara ialah ia membaiki kerosakan nukleotida yang diubah suai yang disebabkan oleh herotan ketara dalam heliks berganda DNA. Ia diperhatikan dalam hampir semua organisma yang telah diperiksa sehingga kini. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleases) Uvr D (helikase) ialah enzim paling terkenal yang terlibat dalam NER yang mencetuskan pembaikan DNA dalam organisma model Ecoli. Kompleks enzim berbilang subunit Uvr ABC menghasilkan polipeptida Uvr A, Uvr B, Uvr C. Gen yang dikodkan untuk polipeptida yang disebutkan di atas ialah uvr A, uvr B, uvr C. Enzim Uvr A dan B secara kolektif mengiktiraf herotan yang disebabkan oleh kerosakan yang disebabkan oleh heliks berganda DNA seperti dimmer pirimidin akibat penyinaran UV. Uvr A ialah enzim ATPase dan ini adalah tindak balas autokatalitik. Kemudian Uvr A meninggalkan DNA manakala kompleks Uvr BC (nuklease aktif) membelah DNA di kedua-dua belah kerosakan yang dimangkinkan oleh ATP. Satu lagi protein yang dipanggil Uvr D yang dikodkan oleh gen uvrD ialah enzim helikase II yang melepaskan DNA yang terhasil daripada pembebasan segmen DNA terkandas tunggal yang rosak. Ini meninggalkan jurang dalam heliks DNA. Selepas segmen yang rosak telah dikeluarkan, jurang nukleotida 12-13 kekal dalam helai DNA. Ini diisi oleh enzim DNA polimerase I dan samaran dimeterai oleh ligase DNA. ATP diperlukan pada tiga langkah tindak balas ini. Mekanisme NER boleh dikenal pasti dalam manusia seperti mamalia juga. Pada manusia, keadaan kulit yang dipanggil Xeroderma pigmentosum adalah disebabkan oleh dimer DNA yang disebabkan oleh penyinaran UV. Gen XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF dan XPG menghasilkan protein untuk menggantikan kerosakan DNA. Protein gen XPA, XPC, XPE, XPF, dan XPG mempunyai aktiviti nuklease. Sebaliknya, protein gen XPB dan XPD menunjukkan aktiviti helikase yang analog dengan Uvr D dalam E coli.
Rajah 01: Pembaikan Eksisi Nukleotida
Apakah itu Pembaikan Tidak Padan?
Sistem pembaikan tidak sepadan dimulakan semasa sintesis DNA. Walaupun dengan subunit € berfungsi, DNA polimerase III membenarkan penggabungan nukleotida yang salah untuk sintesis setiap 108 pasangan asas. Protein pembaikan tidak sepadan mengenali nukleotida ini, mengeluarkannya dan menggantikannya dengan nukleotida yang betul yang bertanggungjawab untuk tahap ketepatan akhir. Metilasi DNA adalah penting untuk protein MMR mengenali helai induk daripada helai yang baru disintesis. Metilasi nukleotida adenine (A) dalam motif GATC bagi helai yang baru disintesis sedikit tertangguh. Sebaliknya, helai induk adenine nukleotida dalam motif GATC telah pun metilasi. Protein MMR mengenali helai yang baru disintesis dengan perbezaan ini daripada helai induk dan memulakan pembaikan ketidakpadanan dalam helai yang baru disintesis sebelum ia dimetilasi. Protein MMR mengarahkan aktiviti pembaikan mereka untuk mengeluarkan nukleotida yang salah sebelum helai DNA yang baru direplikasi mendapat metilasi. Enzim Mut H, Mut L dan Mut S yang dikodkan oleh gen mut H, mut L, mut S memangkinkan tindak balas ini dalam Ecoli. Protein Mut S mengenali tujuh daripada lapan pasangan asas ketidakpadanan yang mungkin kecuali C:C, dan mengikat di tapak ketidakpadanan dalam DNA dupleks. Dengan ATP terikat, Mut L dan Mut S menyertai kompleks itu kemudian. Kompleks ini memindahkan beberapa ribu pasangan asas sehingga ia menemui motif GATC hemimetilasi. Aktiviti nuklease dorman protein Mut H diaktifkan sebaik sahaja ia menemui motif GATC hemimetilasi. Ia membelah helai DNA yang tidak dimetilasi meninggalkan 5′ nick pada G nukleotida daripada motif GATC yang tidak dimetilasi (helai DNA yang baru disintesis). Kemudian helai yang sama di sisi lain ketidakpadanan dicakar oleh Mut H. Dalam langkah-langkah selebihnya, tindakan kolektif Uvr D protein helikase, Mut U, SSB dan exonuclease I mengeluarkan nukleotida yang salah dalam untaian tunggal. DNA. Jurang yang terbentuk dalam pemotongan diisi oleh DNA polimerase III dan dimeterai oleh ligase. Sistem yang serupa boleh dikenal pasti pada tikus dan manusia. Mutasi hMLH1, hMSH1, dan hMSH2 manusia terlibat dalam kanser kolon nonpoliposis keturunan yang menyahselaras pembahagian sel sel kolon.
Rajah 02: Pembaikan Tidak Padan
Apakah perbezaan antara Pembaikan Tidak Padan dan Pembaikan Eksisi Nukleotida?
Pembaikan Tidak Padan lwn Pembaikan Penyingkiran Nukleotida |
|
| Sistem pembaikan tidak sepadan berlaku semasa pasca replikasi. | Ini terlibat dalam mengeluarkan dimer pirimidin akibat penyinaran U. V & lesi DNA lain akibat penambahan kimia. |
| Enzim | |
| Ia dimangkin oleh Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB dan exonuclease I. | Ia dimangkinkan oleh enzim Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metilasi | |
| Adalah penting untuk memulakan tindak balas. | Metilasi DNA tidak diperlukan untuk memulakan tindak balas. |
| Tindakan Enzim | |
| Mut H ialah endonuklease. | Uvr B dan Uvr C ialah exonucleases. |
| Peristiwa | |
| Ini berlaku khususnya semasa replikasi. | Ini berlaku apabila terdedah kepada U. V atau mutagen kimia, bukan semasa replikasi |
| Pemuliharaan | |
| Ia sangat dipelihara | Ia tidak sangat dipelihara. |
| Pengisian Jurang | |
| Ia dilakukan oleh DNA polimerase III. | Ia dilakukan oleh DNA polimerase I. |
Ringkasan – Pembaikan Tidak Padan lwn Pembaikan Penyingkiran Nukleotida
Pembaikan tidak sepadan (MMR) dan pembaikan eksisi nukleotida (NER) adalah dua mekanisme yang berlaku di dalam sel untuk membetulkan kerosakan dan herotan DNA yang disebabkan oleh pelbagai agen. Ini secara kolektif dinamakan sebagai mekanisme pembaikan DNA. Pembaikan pengasingan nukleotida membaiki kerosakan nukleotida yang diubah suai, biasanya kerosakan ketara pada heliks berganda DNA yang berlaku akibat pendedahan kepada penyinaran UV dan bahan kimia. Protein pembaikan tidak sepadan mengenali nukleotida yang salah, mengeluarkannya dan menggantikannya dengan nukleotida yang betul. Proses ini bertanggungjawab untuk tahap ketepatan akhir semasa replikasi.
