Diferença principal - reparo de incompatibilidade vs reparo de excisão de nucleotídeo
Dezenas e milhares de danos ao DNA ocorrem na célula por dia. Ele induz mudanças nos processos celulares, como replicação, transcrição e também a viabilidade da célula. Em alguns casos, as mutações causadas por esses danos ao DNA podem levar a doenças deletérias como cânceres e síndromes associadas ao envelhecimento (ex: Progéria). Independentemente desses danos, a célula inicia um mecanismo de reparo em cascata altamente organizado, denominado respostas de danos ao DNA. Vários sistemas de reparo de DNA foram identificados no sistema celular; estes são conhecidos como reparo de excisão de base (BER), reparo de incompatibilidade (MMR), reparo de excisão de nucleotídeo (NER), reparo de quebra de fita dupla. O reparo por excisão de nucleotídeos é um sistema altamente versátil que reconhece lesões de DNA de distorção em hélice volumosa e as remove. Por outro lado, o reparo de incompatibilidade substitui as bases não incorporadas durante a replicação. A principal diferença entre o reparo de incompatibilidade e o reparo de excisão de nucleotídeo é que o reparo de excisão de nucleotídeo (NER) é usado para remover dímeros de pirimidina formados por irradiação UV e lesões volumosas em hélice causadas por adutos químicos, enquanto o sistema de reparo de incompatibilidade desempenha um papel importante na correção de bases incorretas incorporadas escapou de enzimas de replicação (DNA polimerase 1) durante a pós-replicação. Além de bases incompatíveis, as proteínas do sistema MMR também podem reparar as alças de inserções / deleções (IDL) que são resultados do deslizamento da polimerase durante a replicação de sequências de DNA repetitivas.
CONTEÚDO
1. Visão geral e principal diferença
2. O que é reparo de incompatibilidade
3. O que é reparo de excisão de nucleotídeo
4. Comparação lado a lado - reparo de incompatibilidade vs reparo de excisão de nucleotídeo
5. Resumo
O que é reparo por excisão de nucleotídeos?
A característica mais distinta do reparo por excisão de nucleotídeo é que ele repara os danos aos nucleotídeos modificados causados por distorções significativas na dupla hélice do DNA. É observada em quase todos os organismos examinados até o momento. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleases) Uvr D (uma helicase) são as enzimas mais conhecidas envolvidas no NER que desencadeiam o reparo do DNA no organismo modelo Ecoli. O complexo enzimático de multi-subunidades Uvr ABC produz os polipeptídeos Uvr A, Uvr B, Uvr C. Os genes codificados para os polipeptídeos acima mencionados são uvr A, uvr B, uvr C. As enzimas Uvr A e B reconhecem coletivamente a distorção induzida por dano que é causada na dupla hélice do DNA, como dímeros de pirimidina devido à irradiação UV. Uvr A é uma enzima ATPase e esta é uma reação autocatalítica. Então o Uvr A deixa o DNA enquanto o complexo Uvr BC (nuclease ativa) cliva o DNA em ambos os lados do dano que é catalisado pelo ATP. Outra proteína chamada Uvr D codificada pelo gene uvrD é uma enzima helicase II que desenrola o DNA que resulta da liberação do segmento de DNA danificado de fita simples. Isso deixa uma lacuna na hélice do DNA. Depois que o segmento danificado foi excisado, uma lacuna de 12-13 nucleotídeos permanece na fita de DNA. Este é preenchido pela enzima DNA polimerase I e o entalhe é selado pela DNA ligase. O ATP é necessário em três etapas desta reação. O mecanismo de NER também pode ser identificado em humanos semelhantes a mamíferos. Em humanos, a condição da pele chamada Xeroderma pigmentoso é causada pelos dímeros de DNA causados pela irradiação UV. Os genes XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF e XPG produzem proteínas para substituir danos ao DNA. As proteínas dos genes XPA,XPC, XPE, XPF e XPG têm atividade de nuclease. Por outro lado, as proteínas dos genes XPB e XPD apresentam atividade helicase análoga à Uvr D em E. coli.
Figura 01: Reparo de excisão de nucleotídeo
O que é reparo de incompatibilidade?
O sistema de reparo de incompatibilidade é iniciado durante a síntese de DNA. Mesmo com a subunidade funcional €, a DNA polimerase III permite a incorporação de um nucleotídeo errado para a síntese a cada 10 8pares de bases. As proteínas de reparo de incompatibilidade reconhecem esse nucleotídeo, cortam-no e substituem-no pelo nucleotídeo correto responsável pelo grau final de precisão. A metilação do DNA é fundamental para que as proteínas MMR reconheçam a fita-mãe da fita recém-sintetizada. A metilação do nucleotídeo de adenina (A) em um motivo GATC de uma fita recentemente sintetizada é um pouco atrasada. Por outro lado, o nucleotídeo de adenina da fita parental no motivo GATC já foi metilado. As proteínas MMR reconhecem a fita recém-sintetizada por esta diferença da fita-mãe e começam o reparo de incompatibilidade em uma fita recém-sintetizada antes que ela seja metilada. As proteínas MMR direcionam sua atividade de reparo para extirpar o nucleotídeo errado antes que a fita de DNA recém-replicada seja metilada. As enzimas Mut H, Mut L e Mut S codificadas pelos genes mut H, mut L,mut S catalisa essas reações em Ecoli. A proteína Mut S reconhece sete dos oito pares de bases de incompatibilidade possíveis, exceto C: C, e se liga no local da incompatibilidade no DNA do duplex. Com ATPs ligados, Mut L e Mut S juntam-se ao complexo posteriormente. O complexo transloca alguns milhares de pares de bases até encontrar um motivo GATC hemimetilado. A atividade de nuclease dormente da proteína Mut H é ativada assim que encontra um motivo GATC hemimetilado. Ele cliva a fita de DNA não metilada, deixando um corte 5 ′ no nucleotídeo G do motivo GATC não metilado (fita de DNA recém-sintetizada). Em seguida, a mesma fita do outro lado da incompatibilidade é cortada por Mut H. No restante das etapas, as ações coletivas de Uvr D uma proteína helicase, Mut U, SSB e exonuclease I extirpam o nucleotídeo incorreto na fita simples DNA. A lacuna que se forma na excisão é preenchida pela DNA polimerase III e selada pela ligase. Um sistema semelhante pode ser identificado em camundongos e humanos. A mutação de hMLH1, hMSH1 e hMSH2 humano está envolvida no câncer de cólon hereditário não polipose, que desregula a divisão celular das células do cólon.
Figura 02: Reparo de incompatibilidade
Qual é a diferença entre Mismatch Repair e Nucleotide Excision Repair?
Artigo Diff meio antes da tabela
Reparo incompatível vs reparo por excisão de nucleotídeo |
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| O sistema de reparo de incompatibilidade ocorre durante a pós-replicação. | Isso está envolvido na remoção de dímeros de pirimidina devido à irradiação UV e outras lesões de DNA devido ao aduto químico. |
| Enzimas | |
| É catalisado por Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB e exonuclease I. | É catalisado pelas enzimas Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metilação | |
| É fundamental iniciar a reação. | A metilação do DNA não é necessária para iniciar a reação. |
| Ação de Enzimas | |
| Mut H é uma endonuclease. | Uvr B e Uvr C são exonucleases. |
| Ocasião | |
| Isso acontece especificamente durante a replicação. | Isso acontece quando exposto a UV ou mutagênicos químicos, não durante a replicação |
| Conservação | |
| É altamente conservado | Não é altamente conservado. |
| Preenchimento de lacunas | |
| É feito pela DNA polimerase III. | É feito pela DNA polimerase I. |
Resumo - Reparo de incompatibilidade vs. Reparo de excisão de nucleotídeo
O reparo Mismatch (MMR) e o reparo por excisão de Nucleotide (NER) são dois mecanismos que ocorrem na célula para retificar danos e distorções no DNA causados por vários agentes. Estes são chamados coletivamente de mecanismos de reparo de DNA. O reparo por excisão de nucleotídeos repara os danos dos nucleotídeos modificados, tipicamente aqueles danos significativos da dupla hélice do DNA que ocorrem devido à exposição à radiação UV e adutos químicos. As proteínas de reparo incompatíveis reconhecem o nucleotídeo errado, extirpam-no e substituem-no pelo nucleotídeo correto. Este processo é responsável pelo grau final de precisão durante a replicação.
