Oprava excize nukleotidů

Nucleotide Excision Repair ( NER ) je jedním z mechanismů opravy DNA .  Spolu s opravou excize bází a opravou chybného párování umožňuje opravit poškození jednořetězcové DNA pomocí neporušeného komplementárního řetězce jako templátu. Na rozdíl od výše uvedených mechanismů je NER navržen pro větší poškození DNA, jako jsou pyrimidinové dimery , které se tvoří v DNA vystavením ultrafialovému (UV) světlu [1] .

U prokaryot

U prokaryot je nukleotidová excizní oprava prováděna proteinovým systémem Uvr . Tři z těchto proteinů - UvrA, UvrB a UvrC - tvoří endonukleázu známou jako UvrABC-endonukleáza . Za prvé, protein UvrA rozpozná pyrimidinové dimery a další velké léze a váže se na UvrB. Dále UvrA disociuje se spotřebou ATP a UvrC se připojí k UvrB, což způsobí řezy v DNA na obou stranách poškození: s odsazením 7 nukleotidů od 5'-konce a s odsazením 3–4 nukleotidů od 3'-konec. Vytváření zářezů vyžaduje ATP. Dále helikáza UvrD rozvine DNA mezi zářezy, díky čemuž se uvolní poškozené vlákno. Syntéza nového řetězce, který nahradí poškozený, se provádí DNA polymerázou I , i když může být nahrazen DNA polymerázami II a III . V 99 % případů nahradí excizní oprava zprostředkovaná systémem Uvr fragment DNA o délce asi 12 párů bází (bp). V 1 % případů se nahrazují více rozšířené úseky – dlouhé cca 1500 bp, ve výjimečných případech více než 9000 bp. Mechanismy regulující délku nahrazovaného fragmentu (krátkého nebo dlouhého) nejsou známy [3] .

Uvr komplex dokáže léze nejen rozpoznat sám, ale také na ně nasměrovat jiné proteiny. Pokud tedy poškození DNA interferuje s transkripcí , protein Mfd vytěsní RNA polymerázu a přijme komplex Uvr k opravě poškození. Když je oprava řetězce DNA templátu dokončena, transkripce pokračuje a tvoří se normální transkript [3] .

U eukaryot

U eukaryot existují dva mechanismy opravy nukleotidové excize: celogenomová oprava a oprava související s transkripcí. V první cestě protein XPC rozpozná poškození kdekoli v genomu. U savců je protein XPC součástí komplexu rozpoznávajícího poškození, který také zahrnuje proteiny HR23B a centrin-2 . XPC také rozpozná léze, které oprava nukleotidové excize nemůže opravit, jako jsou krátké úseky částečně denaturované DNA. K rozpoznání určitých typů lézí, jako jsou pyrimidinové dimery, potřebuje XPC další proteiny, které mu pomohou navázat se na místo poranění [5] .

Ve druhé dráze, spojené s transkripcí, je poškození rozpoznáno samotnou RNA polymerázou II , zatímco enzym zastaví pohyb podél templátu DNA. V některých případech, aby proces mohl pokračovat, musí být enzym speciálně upraven nebo dokonce zničen. Když se tedy RNA polymeráza II zastaví v místě pyrimidinového dimeru, její velká podjednotka degraduje [5] .

Ve skutečnosti je oprava ve dvou případech prováděna podobnými sadami proteinů. V místě poškození transkripční faktor TFIIH , který má helikázovou aktivitu, rozvine oblast dlouhou asi 20 bp. Dále endonukleázy FEN1 a ERCC4 provádějí řezy na obou stranách v místě poškození. Endonukleázy jsou součástí komplexu , který také zahrnuje protein ERCC1 . Tento komplex udržuje ERCC4 navázaný na DNA v místě poranění. Při opravě nukleotidové excize u eukaryot je zpravidla odstraněn fragment dlouhý 25–30 bp. Jednovláknové poškozené místo je nahrazeno syntézou nového vlákna, kterou provádějí DNA polymerázy δ a ε a komplex ligázy III a XRCC1 liguje mezeru [5] .

Pokud se na cestě replikační vidlice objeví pyrimidinový dimer, který není odstraněn opravnými systémy , pak další replikace vyžaduje účast DNA polymerázy η [6] .

Klinický význam

Mutace v různých proteinech zapojených do opravy bazické excize vedou k xeroderma pigmentosa , autozomálně recesivnímu onemocnění, při kterém sluneční záření a zejména UV záření způsobují poškození kůže , pacienti jsou náchylní k rakovině . U pacientů s Cockayne syndromem , když se RNA polymeráza II zastaví v místě poškození UV zářením, nedochází k degradaci velké podjednotky. Toto narušení opravy má za následek neurologické poškození a problémy s růstem. Pacienti s Cockayneovým syndromem, stejně jako pacienti s xeroderma pigmentosa, jsou citliví na sluneční záření, ale nejsou predisponováni k rozvoji rakoviny. Mutace jedné ze složek TFIIH, XPD, vede k rozvoji trichothiodystrofie [7] .

Poznámky

1. ↑ Carroll SB, Wessler SR, Griffiths AJFl, Lewontin RC Úvod do genetické analýzy  (neurčeno) . - New York: WH Freeman and CO, 2008. - S.  534 . — ISBN 0-7167-6887-9 .
2. ↑ Morita R. , Nakane S. , Shimada A. , Inoue M. , Iino H. , Wakamatsu T. , Fukui K. , Nakagawa N. , Masui R. , Kuramitsu S. Molekulární mechanismy celého systému opravy DNA: a srovnání bakteriálních a eukaryotických systémů.  (anglicky)  // Journal Of Nucleic Acids. - 2010. - 14. října ( roč. 2010 ). - S. 179594-179594 . - doi : 10.4061/2010/179594 . — PMID 20981145 .
3. ↑ 1 2 Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , str. 393.
4. ↑ Fuss JO , Cooper PK oprava DNA: dynamičtí obránci proti rakovině a stárnutí.  (anglicky)  // PLoS Biology. - 2006. - Červen ( ročník 4 , ​​č. 6 ). - P. e203-203 . - doi : 10.1371/journal.pbio.0040203 . — PMID 16752948 .
5. ↑ 1 2 3 Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , str. 394.
6. ↑ Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , str. 395.
7. ↑ Krebs, Goldstein, Kilpatrick, 2017 , str. 394-395.

Literatura

• Krebs J., Goldstein E., Kilpatrick S. Genes podle Lewina. - M . : Vědomostní laboratoř, 2017. - 919 s. - ISBN 978-5-906828-24-8 .

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)