Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της επιδιόρθωσης εκτομής βάσης και της επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίων

Η κύρια διαφορά μεταξύ επιδιόρθωσης εκτομής βάσης και επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίου είναι ότι η οδός επιδιόρθωσης εκτομής βάσης διορθώνει μόνο τις κατεστραμμένες βάσεις, οι οποίες είναι μη ογκώδεις βλάβες, ενώ η οδός αποκατάστασης εκτομής νουκλεοτιδίου διορθώνει ογκώδεις προσαγωγές DNA μέσω της αφαίρεσης μιας βραχείας μονής έλικος Τμήμα DNA μαζί με τη βλάβη. Επιπλέον, οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης εκτομής βάσης επεξεργάζονται κυρίως τροποποιήσεις που συμβαίνουν λόγω απαμίνωσης, αλκυλίωσης και οξείδωσης. Ωστόσο, η επιδιόρθωση της εκτομής νουκλεοτιδίων επεξεργάζεται κυρίως τις βλάβες στο DNA που προκαλούνται από το υπεριώδες φως, συμπεριλαμβανομένων των διμερών θυμίνης και των  6,4-φωτοπροϊόντων.

Συνοπτικά, η επιδιόρθωση της εκτομής βάσης και η επιδιόρθωση της εκτομής νουκλεοτιδίου είναι δύο από τους τρεις τύπους οδών επιδιόρθωσης εκτομής, που διορθώνουν τις βλάβες του DNA. Γενικά, βλάβες στο DNA μπορεί να προκύψουν ως αποτέλεσμα μεταλλαξιγόνων, χημικών παραγόντων ή ακτινοβολίας. Επίσης, συμβάλλουν σε πολλές ασθένειες και καρκίνο.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται 

1. Τι είναι το Base Excision Repair
     – Ορισμός, Διαδικασία, Σημασία
2. Τι είναι η επιδιόρθωση νουκλεοτιδικής εκτομής
     – Ορισμός, Διαδικασία, Σημασία
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της επιδιόρθωσης εκτομής βάσης και της επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίων
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της επιδιόρθωσης εκτομής βάσης και της επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίων
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι 

Επισκευή βασικής εκτομής, προσαγωγές DNA, βλάβες DNA, επιδιόρθωση εκτομής, επιδιόρθωση εκτομής νουκλεοτιδίων

Τι είναι η Base Excision Repair 

Η επιδιόρθωση της βασικής εκτομής (BER) είναι ένας από τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης εκτομής, ο οποίος αφαιρεί μικρές βλάβες στο DNA που δεν παραμορφώνουν την έλικα που προκαλούνται από χημικούς παράγοντες ή μεταλλαξιογόνους παράγοντες. Επομένως, ένα από τα κύρια σημαντικά χαρακτηριστικά της αποκατάστασης της εκτομής βάσης είναι ότι επιδιορθώνει μικρές βλάβες. Εδώ, αυτός ο τύπος αλλοιώσεων επηρεάζει τον δεσμό υδρογόνου και το ζεύγος βάσεων των συμπληρωματικών βάσεων στο DNA. Ως εκ τούτου, μπορεί να οδηγήσουν σε μεταλλάξεις λόγω κακής σύζευξης ή μπορεί να οδηγήσουν σε θραύση του DNA κατά τη διάρκεια της αντιγραφής. Γενικά, οι τρεις μηχανισμοί χημικής βλάβης του DNA, που οδηγούν σε αλλαγές μίας βάσης είναι η αλκυλίωση, η απαμίνωση και η οξείδωση.

Εικόνα 1:Επισκευή εκτομής βάσης

Επιπλέον, οι γλυκοζυλάσες του DNA είναι τα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για την έναρξη της επιδιόρθωσης της εκτομής βάσης, αναγνωρίζοντας βλάβες στο DNA, σχηματίζοντας μια θέση AP με αναστροφή της κατεστραμμένης βάσης έξω από τη διπλή έλικα. Στη συνέχεια, η ενδονουκλεάση AP κόβει τη θέση AP, αφήνοντας ένα 3' ΟΗ παρακείμενο σε μια φωσφορική δεοξυριβόζη 5' (dRP). Μετά από αυτό, το προκύπτον σπάσιμο ενός κλώνου μπορεί να προχωρήσει είτε ως σύντομο έμπλαστρο, αντικαθιστώντας ένα μόνο νουκλεοτίδιο είτε ως μακρύ έμπλαστρο, αντικαθιστώντας 2-10 νουκλεοτίδια. Στη συνέχεια, το pol β είναι υπεύθυνο για την κατάλυση βραχυπρόθεσμων μπαλωμάτων ενώ τα pol δ και pol ε είναι υπεύθυνα για την κατάλυση μεγάλων επιθεμάτων. Για παράδειγμα, η ενδονουκλεάση κρημνού, FEN1 αφαιρεί το πτερύγιο 5' που δημιουργείται στα μακρά επιθέματα. Τέλος, η DNA λιγάση III σφραγίζει την εγκοπή σε βραχυπρόθεσμα μπαλώματα, ενώ η λιγάση DNA Ι σφραγίζει την εγκοπή σε μακριές μπαλώματα.

Τι είναι η Αποκατάσταση νουκλεοτιδίων 

Η επιδιόρθωση της εκτομής νουκλεοτιδίων (NER) είναι ένας άλλος μηχανισμός επιδιόρθωσης εκτομής που είναι υπεύθυνος για την αφαίρεση ογκωδών και παραμορφωτικών βλαβών στο DNA που προκαλούνται κυρίως από το υπεριώδες φως. Σε σύγκριση με το BER, το NER επιδιορθώνει ογκώδη προϊόντα προσθήκης DNA, όπως διμερή θυμίνης και 6,4-φωτοπροϊόντα. Επιπλέον, το κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα της επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίου είναι η αφαίρεση ενός μικρού θραύσματος μονόκλωνου DNA σε αντίθεση με τις λίγες βάσεις όπως στην επισκευή εκτομής βάσης. Τελικά, η DNA πολυμεράση συνθέτει εκ νέου το θραύσμα που λείπει σύμφωνα με τις βάσεις στη συμπληρωματική αλυσίδα.

Εικόνα 2:Επιδιόρθωση εκτομής νουκλεοτιδίων

Επιπλέον, υπάρχουν δύο οδοί επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίων. Είναι το παγκόσμιο γονιδιωματικό NER (GG-NER ή GGR) και το NER συζευγμένο με μεταγραφή (TC-NER ή TCR). Εδώ, η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο οδών είναι ο τρόπος με τον οποίο αναγνωρίζουν τις βλάβες του DNA. Ωστόσο, και οι δύο οδοί προχωρούν παρόμοια στην εκτομή της βλάβης, την αποκατάσταση και την απολίνωση. Βασικά, στο παγκόσμιο γονιδιωματικό NER, τα σύμπλοκα σύνδεσης με βλάβη του DNA (DDB) και XPC-Rad23B είναι υπεύθυνα για την αναγνώριση των βλαβών του DNA. Από την άλλη πλευρά, στο συζευγμένο με μεταγραφή NER, ο μηχανισμός επιδιόρθωσης ξεκινά όταν η πολυμεράση RNA σταματά σε μια βλάβη στο DNA. Στη συνέχεια, το TFIIH είναι το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για τη διπλή τομή και το XPG και το XPF-ERCC1 αποκόπτουν τη βλάβη. Τέλος, μετά την αποκατάσταση της αρχικής νουκλεοτιδικής αλληλουχίας από τα pol δ, ε και/ή κ, DNA λιγάση I και FEN1 ή DNA λιγάση III σφραγίζουν την εγκοπή.

Ομοιότητες μεταξύ επιδιόρθωσης εκτομής βάσης και επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίων

• Η επιδιόρθωση βασικής εκτομής και η επιδιόρθωση εκτομής νουκλεοτιδίων είναι δύο από τους τρεις μηχανισμούς επιδιόρθωσης εκτομής ενώ ο τρίτος είναι η επιδιόρθωση ασυμφωνίας DNA (MMR).
• Και οι δύο μηχανισμοί διορθώνουν τις βλάβες στο DNA που προκαλούνται από χημικές ουσίες ακτινοβολία ή μεταλλαξιογόνους παράγοντες.
• Γενικά, οι βλάβες του DNA προκαλούν δομικές αλλαγές στο DNA, εμποδίζοντας τη σωστή λειτουργία των μηχανισμών αντιγραφής.
• Ως εκ τούτου, οι βλάβες στο DNA μπορεί να συμβάλλουν σε πολλές ασθένειες και τον καρκίνο.
• Και οι δύο μηχανισμοί επιδιόρθωσης εκτομής είναι μονόκλωνοι επισκευή βλάβης υπεύθυνη για την κοπή του κατεστραμμένου κλώνου DNA και την επανασύνθεση σύμφωνα με τον υπόλοιπο συμπληρωματικό κλώνο DNA.
• Εδώ, τα ένζυμα ή τα σύμπλοκα πρωτεϊνών είναι υπεύθυνα για την απομάκρυνση του κατεστραμμένου DNA ενώ η DNA πολυμεράση επανασυνθέτει το αφαιρεθέν DNA. Τέλος, η DNA λιγάση I και η FEN1 σε μακριές επιφάνειες ή η DNA λιγάση III σε σύντομες πλάκες σφραγίζουν την εγκοπή σφραγίζει την εγκοπή.

Διαφορά μεταξύ επιδιόρθωσης εκτομής βάσης και επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίων

Ορισμός 

Η επιδιόρθωση της εκτομής βάσης αναφέρεται σε έναν κυτταρικό μηχανισμό, που επιδιορθώνει το κατεστραμμένο DNA αφαιρώντας μικρές βλάβες βάσης που δεν παραμορφώνουν έλικα από το γονιδίωμα, ενώ η επιδιόρθωση της εκτομής νουκλεοτιδίων αναφέρεται σε μηχανισμό επιδιόρθωσης DNA ιδιαίτερα σημαντικό για την αφαίρεση βλαβών στο DNA που προκαλούνται από το υπεριώδες φως (UV).

Τύπος βλαβών DNA 

Η επιδιόρθωση της βασικής εκτομής διορθώνει μικρές βλάβες που δεν παραμορφώνουν την έλικα, ενώ η επισκευή εκτομής νουκλεοτιδίων διορθώνει ογκώδεις αλλοιώσεις που παραμορφώνουν την έλικα.

Τύπος βλαβών DNA – Παραδείγματα 

Οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης βασικής εκτομής επεξεργάζονται κυρίως τροποποιήσεις που οφείλονται σε απαμίνωση, αλκυλίωση και οξείδωση, ενώ η επισκευή εκτομής νουκλεοτιδίων επεξεργάζεται κυρίως βλάβες στο DNA που προκαλούνται από το υπεριώδες φως.

Τύπος αλλαγών 

Η επισκευή εκτομής βάσης διορθώνει κυρίως χημικές βλάβες, οι οποίες επηρεάζουν τους δεσμούς υδρογόνου και το κανονικό ζευγάρωμα βάσεων, ενώ η επισκευή εκτομής νουκλεοτιδίου διορθώνει διμερή θυμίνης και  φωτοπροϊόντα 6,4.

Βλάβες DNA που προκαλούνται από 

Η επιδιόρθωση της βασικής εκτομής διορθώνει βλάβες που προκαλούνται από ενδογενείς μεταλλαξιογόνους παράγοντες, ενώ η επιδιόρθωση της εκτομής νουκλεοτιδίων διορθώνει τις βλάβες που προκαλούνται από εξωγενείς μεταλλαξιογόνους παράγοντες.

Εξαίρεση της βλάβης του DNA 

Οι γλυκοσυλάσες DNA και οι ενδονουκλεάσες AP είναι υπεύθυνες για την αναγνώριση και την αφαίρεση της βλάβης του DNA στην επιδιόρθωση της εκτομής βάσης, ενώ οι πρωτεΐνες συμπεριλαμβανομένων των DDB και XPC-Rad23B είναι υπεύθυνες για την αναγνώριση και οι XPG και XPF- Το ERCC1 είναι υπεύθυνο για την εκτομή των βλαβών του DNA στην επιδιόρθωση της εκτομής νουκλεοτιδίων.

Αφαίρεση της βλάβης στο DNA 

Στην επισκευή εκτομής βάσης, αφαιρούνται λίγες βάσεις, ενώ στην επιδιόρθωση εκτομής νουκλεοτιδίου, ένα βραχύ, μονόκλωνο θραύσμα αφαιρείται μαζί με τη βλάβη του DNA.

Ασθένειες 

Οι μηχανισμοί αποκατάστασης της εκτομής βάσης με ελαττώματα μπορούν να συμβάλουν στην ανάπτυξη καρκίνου, ενώ οι μηχανισμοί αποκατάστασης της εκτομής νουκλεοτιδίων με ελαττώματα μπορεί να προκαλέσουν Xeroderma pigmentosum και σύνδρομο Cockayne.

Συμπέρασμα 

Η επιδιόρθωση της βασικής εκτομής είναι ένας τύπος μηχανισμού επιδιόρθωσης εκτομής που είναι υπεύθυνος για την αφαίρεση βλαβών στο DNA που προκαλούνται από χημικούς παράγοντες και μεταλλαξιογόνους παράγοντες. Γενικά, αυτός ο τύπος βλάβης του DNA είναι μικρή και δεν παραμορφώνει την έλικα. Επίσης για να τα αφαιρέσει ο μηχανισμός επισκευής αφαιρεί μόνο τις κατεστραμμένες βάσεις. Από την άλλη πλευρά, η επιδιόρθωση της εκτομής νουκλεοτιδίων είναι ένας άλλος τύπος μηχανισμού επιδιόρθωσης εκτομής που είναι υπεύθυνος για την αφαίρεση των βλαβών του DNA που προκαλούνται κυρίως από το υπεριώδες φως. Ωστόσο, είναι ογκώδεις βλάβες, οι οποίες παραμορφώνουν την έλικα. Από την άλλη πλευρά, ο μηχανισμός επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίων αφαιρεί ένα σύντομο θραύσμα DNA μαζί με τη βλάβη, το οποίο επανασυντίθεται αργότερα από την πολυμεράση DNA. Επομένως, η κύρια διαφορά μεταξύ της επισκευής εκτομής βάσης και της επιδιόρθωσης εκτομής νουκλεοτιδίων είναι ο τύπος των βλαβών στο DNA που επιδιορθώνουν και οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης βλαβών του DNA.