Diferença entre reparo incompatível e reparo por excisão de nucleotídeos

Diferença de chave - Reparo incompatível vs Reparo por excisão de nucleotídeos
 

Dezenas e milhares de danos no DNA ocorrem na célula por dia. Induz alterações nos processos celulares, como replicação, transcrição, bem como a viabilidade da célula. Em alguns casos, mutações causadas por esses danos no DNA podem levar a doenças deletérias, como cânceres e síndromes associadas ao envelhecimento (por exemplo, Progéria). Independentemente desses danos, a célula inicia um mecanismo de reparo em cascata altamente organizado, chamado respostas a danos no DNA. Vários sistemas de reparo de DNA foram identificados no sistema celular; eles são conhecidos como reparo por excisão de base (BER), reparo por incompatibilidade (MMR), reparo por excisão de nucleotídeo (NER), reparo por quebra de fita dupla. O reparo por excisão de nucleotídeos é um sistema altamente versátil que reconhece lesões volumosas de DNA de distorção em hélice e as remove. Por outro lado, o reparo incompatível substitui as bases incorretas durante a replicação. A principal diferença entre reparo de incompatibilidade e reparo de excisão de nucleotídeos é que O reparo por excisão de nucleotídeos (NER) é usado para remover os dímeros de pirimidina formados por irradiação UV e lesões de hélice volumosas causadas por adutos químicos, enquanto o sistema de reparo de incompatibilidade desempenha um papel importante na correção de bases incorretas que escaparam das enzimas de replicação (DNA polimerase 1) durante a pós-replicação. Além de bases incompatíveis, as proteínas do sistema MMR também podem reparar os loops de inserção / deleções (IDL) que são resultados do escorregamento da polimerase durante a replicação de seqüências repetitivas de DNA.

CONTEÚDO
1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é reparo de incompatibilidade
3. O que é reparo por excisão de nucleotídeos
4. Comparação lado a lado - reparo de incompatibilidade versus reparo por excisão de nucleotídeos
5. Resumo

O que é reparo por excisão de nucleotídeos?

A característica mais distinta do reparo por excisão de nucleotídeos é que ele repara os danos nos nucleotídeos modificados causados ​​por distorções significativas na dupla hélice do DNA. É observado em quase todos os organismos que foram 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 subunidades Uvr ABC produz os polipeptídeos Uvr A, Uvr B e Uvr C. Os genes codificados para os polipeptídeos mencionados acima são as enzimas uvr A, uvr B, uvr C. As enzimas Uvr A e B reconhecem coletivamente a distorção induzida por dano que é causada à dupla hélice do DNA, como os dimmers de pirimidina devido à irradiação UV. O 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 catalisou 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, um gap de 12-13 nucleotídeos permanece na cadeia de DNA. Isso é preenchido pela enzima DNA polimerase I e o nick é selado pela DNA ligase. O ATP é necessário em três etapas desta reação. O mecanismo NER também pode ser identificado em humanos semelhantes a mamíferos. Nos seres humanos, a condição da pele chamada Xeroderma pigmentoso é devida aos dímeros do DNA causados ​​pela radiação UV. Os genes XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF e XPG produzem proteínas para substituir os danos no DNA. As proteínas dos genes XPA, XPC, XPE, XPF e XPG têm a atividade de nuclease. Por outro lado, as proteínas dos genes XPB e XPD mostram a atividade da helicase que é análoga ao Uvr D em E coli.

Figura 01: Reparo por excisão de nucleotídeos

O que é reparo de incompatibilidade?

O sistema de reparo de incompatibilidade é iniciado durante a síntese do DNA. Mesmo com a subunidade € funcional, a DNA polimerase III permite a incorporação de um nucleotídeo errado para a síntese a cada 10⁸ pares de bases. As proteínas de reparo de incompatibilidade reconhecem esse nucleotídeo, eliminam-no e substituem-no pelo nucleotídeo correto responsável pelo grau final de precisão. A metilação do DNA é essencial 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 recém-sintetizada é um pouco atrasada. Por outro lado, o nucleótido adenina da cadeia parental no motivo GATC já metilou. As proteínas MMR reconhecem a fita recém-sintetizada por essa diferença da fita mãe e iniciam o reparo de incompatibilidade em uma fita recém-sintetizada antes que ela seja metilada. As proteínas MMR direcionam sua atividade de reparo para extrair o nucleotídeo errado antes que a fita de DNA replicada seja metilada. As enzimas Mut H, Mut L e Mut S codificadas pelos genes mut H, mut L, mut S catalisam 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 duplex. Com ATPs ligados, Mut L e Mut S ingressam no complexo posteriormente. O complexo transloca alguns milhares de pares de bases até encontrar um motivo GATC hemimetilado. A atividade de nuclease inativa da proteína Mut H é ativada quando encontra um motivo GATC hemimetilado. Cliva a cadeia de DNA não metilada, deixando um pino 5 'no nucleotídeo G do motivo GATC não metilado (cadeia de DNA recém-sintetizada). Então, a mesma cadeia do outro lado da incompatibilidade é cortada por Mut H. Nos demais passos, as ações coletivas de Uvr D, uma proteína helicase, Mut U, SSB e exonuclease, eliminam o nucleotídeo incorreto na cadeia simples DNA. O espaço formado na excisão é preenchido pela DNA polimerase III e selado pela ligase. Um sistema semelhante pode ser identificado em camundongos e humanos. A mutação do hMLH1, hMSH1 e hMSH2 humano está envolvida no câncer de cólon hereditário sem polipose, que desregula a divisão celular das células do cólon.

Figura 02: Reparo de incompatibilidade

Qual é a diferença entre Reparo incompatível e Reparo por excisão de nucleotídeos?

Reparo de incompatibilidade vs Reparo por excisão de nucleotídeos
O sistema de reparo de incompatibilidade ocorre durante a pós-replicação.	Isso está envolvido na remoção de dímeros de pirimidina devido à irradiação U.V e outras lesões de DNA devido ao aducto químico.
Enzimas
É catalisada por Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB e exonuclease I.	É catalisada 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 das 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 U.V 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 versus reparo por excisão de nucleotídeos

O reparo incompatível (MMR) e o reparo por excisão de nucleotídeos (NER) são dois mecanismos que ocorrem na célula para corrigir os danos e distorções do DNA causados ​​por vários agentes. Estes são denominados coletivamente como mecanismos de reparo do DNA. O reparo por excisão de nucleotídeo repara os danos nucleotídicos modificados, tipicamente aqueles danos significativos da dupla hélice do DNA que ocorrem devido à exposição à irradiação U.V e adutos químicos. As proteínas de reparo incompatíveis reconhecem o nucleotídeo errado, eliminam o consumo e substituem-no pelo nucleotídeo correto. Esse processo é responsável pelo grau final de precisão durante a replicação.

Referência:
1. Cooper, Geoffrey M. "Reparo do DNA". A célula: uma abordagem molecular. 2ª edição. Biblioteca Nacional de Medicina, 01 de janeiro de 1970. Web. 09 Mar. 2017.
2. "Mecanismos e funções de reparo de incompatibilidade de DNA". Pesquisa celular. U.S. National Library of Medicine, n.d. Rede. 09 Mar. 2017.

Cortesia da imagem:
1. “Nucleotide Excision Repair-journal.pbio.0040203.g001” Por Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC BY 2.5) via Commons Wikimedia
2. “Reparo de incompatibilidade de DNA Ecoli” Por Kenji Fukui - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia