Mismatch repair je systém pro detekci a opravu nukleotidových inzercí , mezer a neshod , ke kterým dochází během replikace a rekombinace DNA a také v důsledku některých typů poškození DNA [1] [2] .
Samotná skutečnost nesouladu neumožňuje opravu chyby, protože může být umístěna na kterémkoli ze dvou vláken tvořících DNA. Chyby při páření jsou však zpravidla lokalizovány pouze na jednom (dceřiném) řetězci DNA, což zabraňuje nejednoznačnosti při interpretaci chyby. U grampozitivních bakterií je původní řetězec DNA methylován, zatímco dceřiný řetězec zůstává po určitou dobu nemethylovaný. Mechanismus rozpoznávání rodičovských a dceřiných vláken u jiných prokaryot a eukaryot je v současné době nejasný [3] . Předpokládá se, že jejich dceřiný řetězec DNA obsahuje řezy, které jsou následně odstraněny DNA ligázou.
Pravděpodobnost chyby v replikaci DNA je 10–7–10–8 . Nesprávný systém opravy nukleotidů snižuje tuto pravděpodobnost na 10–9 [4] .
Proces opravy spočívá v rozpoznání defektu, určení původního a dceřiného řetězce DNA, odstranění chybně zařazeného nukleotidu a jeho nahrazení správným nukleotidem. Obvykle se odstraní nejen nesprávný nukleotid, ale také část řetězce DNA kolem něj, načež se obnoví podřízený řetězec pomocí hlavního řetězce jako templátu [5] .
Oprava chybně spárovaných nukleotidů je extrémně konzervovaný proces zděděný eukaryoty od prokaryot prakticky beze změny. Tento typ opravy byl poprvé objeven u S. pneumoniae ( geny HexA a HexB). Další studie E. coli umožnily objevit řadu genů, jejichž blokování způsobuje prudký nárůst úrovně mutací. Proteiny kódované těmito geny jsou hlavními aktivními složkami opravného systému a jsou označeny předponou "Mut": MutS, MutH a MutL (MutS a MutL jsou homology HexA a HexB, v tomto pořadí).
MutS tvoří dimer (MutS 2 ), který rozpoznává nesprávný nukleotid na dceřiném řetězci DNA a váže se na defektní oblast DNA. MutH se váže na hemimethylovanou oblast DNA, ale nedělá nic, dokud není aktivován dimerem MutL (MutL 2 ), který zprostředkovává mezi MutS 2 a MutH, čímž se aktivuje druhý. Šroubovice DNA se rozvine při hledání methylované skupiny GATC nejblíže defektu, která může být umístěna ve vzdálenosti 1000 nukleotidů nebo více. MutH štěpí dceřiné vlákno DNA v blízkosti methylované skupiny a aktivuje jednu z UvrABC helikáz , která oddělí dceřiné vlákno od hlavního a odřízne jej v oblasti defektu, včetně defektu samotného a nukleotidů k němu nejblíže. Použitá endonukleáza závisí na tom, která strana (3' nebo 5') defektu MutH štěpí řetězec DNA. Pokud je řez veden na 5' straně, použijte RecJ nebo ExoVII, pokud na 3' straně, pak ExoI. Výsledný jeden řetězec je naplněn DNA polymerázou III, která používá hlavní řetězec jako templát, a poté je přerušený řetězec DNA ligován DNA ligázou a methylován metylázou [5] .
Vazbou na DNA MutS 2 deformuje šroubovici a pokrývá asi 20 nukleotidových párů. Má slabé vlastnosti adenosintrifosfatázy a vazbou ATP tvoří terciární strukturu molekuly. Rentgenová difrakční analýza ukazuje, že struktura molekuly MutS je extrémně asymetrická, a přestože aktivní konfigurace je dimer, pouze jeden z monomerů interaguje s defektní oblastí DNA.
Eukaryota mají dva heterodimery jako homology MutS: Msh2 /Msh6 (MutSα) a Msh2 /Msh3 (MutSβ). MutSα se používá k opravě nukleotidových substitucí a malých smyček vyplývajících z inzerce nebo delece nukleotidových řetězců. MutSβ odstraňuje pouze dlouhé smyčky (10 a více nukleotidů) [6] .
MutL má také slabé vlastnosti adenosintrifosfatázy (používá ATP k pohybu po řetězci DNA). Tvoří komplex s MutS a MutH, čímž rozšiřuje místo interakce MutS s DNA.
| oprava DNA | |
|---|---|
| Excizní oprava |
|
| Jiné druhy oprav |
|
| Jiné proteiny |
|
| Nařízení |
|