Dallimi kryesor – Riparimi i mospërputhjes kundër riparimit të heqjes së nukleotideve
Dhjetëra e mijëra dëmtime të ADN-së ndodhin në qelizë në ditë. Ajo shkakton ndryshime në proceset qelizore të tilla si riprodhimi, transkriptimi si dhe qëndrueshmëria e qelizës. Në disa raste, mutacionet e shkaktuara nga këto dëmtime të ADN-së mund të çojnë në sëmundje të dëmshme si kanceret dhe sindromat e lidhura me plakjen (p.sh.: Progeria). Pavarësisht nga këto dëmtime, qeliza fillon një mekanizëm shumë të organizuar riparimi kaskadë të quajtur përgjigjet e dëmtimit të ADN-së. Në sistemin qelizor janë identifikuar disa sisteme riparimi të ADN-së; këto njihen si riparimi i ekscisionit bazë (BER), riparimi i mospërputhjes (MMR), riparimi i heqjes së nukleotideve (NER), riparimi i thyerjes së dyfishtë. Riparimi i heqjes së nukleotideve është një sistem shumë i gjithanshëm që njeh lezionet e ADN-së me shtrembërim të madh të spirales dhe i heq ato. Nga ana tjetër, riparimi i mospërputhjes zëvendëson bazat e keqinkorporuara gjatë riprodhimit. Dallimi kryesor midis riparimit të mospërputhjes dhe riparimit të heqjes së nukleotideve është se riparimi i heqjes së nukleotideve (NER) përdoret për të hequr dimerët e pirimidinës të formuar nga rrezatimi UV dhe lezionet e mëdha të spirales të shkaktuara nga adduktet kimike, ndërsa sistemi i riparimit të mospërputhjes luan një rol të rëndësishëm në korrigjimin e bazave të keqinkorporuara që kanë shpëtoi nga enzimat e replikimit (ADN polimeraza 1) gjatë postreplikimit. Përveç bazave të papërputhshme, proteinat e sistemit MMR mund të riparojnë gjithashtu unazat e futjeve/fshirjeve (IDL) të cilat janë rezultat i rrëshqitjes së polimerazës gjatë replikimit të sekuencave të ADN-së përsëritëse.
Çfarë është riparimi i heqjes së nukleotideve?
Tipari më i dalluar i riparimit të heqjes së nukleotideve është se ai riparon dëmtimet e modifikuara të nukleotideve të shkaktuara nga shtrembërimet e rëndësishme në spiralen e dyfishtë të ADN-së. Është vërejtur pothuajse në të gjithë organizmat që janë ekzaminuar deri më sot. Uvr A, Uvr B, Uvr C (ekscinukleaza) Uvr D (një helikazë) janë enzimat më të njohura të përfshira në NER të cilat nxisin riparimin e ADN-së në organizmin model Ecoli. Kompleksi enzimë me shumë nën-njësi Uvr ABC prodhon polipeptidet Uvr A, Uvr B, Uvr C. Gjenet e koduara për polipeptidet e lartpërmendura janë uvr A, uvr B, uvr C. Enzimat Uvr A dhe B së bashku njohin shtrembërimin e shkaktuar nga dëmtimi që i shkaktohet spirales së dyfishtë të ADN-së, si p.sh. dimmers pirimidine për shkak të rrezatimit UV. Uvr A është një enzimë ATPase dhe ky është një reaksion autokatalitik. Pastaj Uvr A largohet nga ADN-ja ndërsa kompleksi Uvr BC (nukleaza aktive) çanë ADN-në në të dy anët e dëmtimit që katalizohet nga ATP. Një proteinë tjetër e quajtur Uvr D e koduar nga gjeni uvrD është një enzimë helikaza II që shpalos ADN-në që rezulton nga lëshimi i segmentit të dëmtuar të ADN-së me një fije floku. Kjo lë një boshllëk në spiralen e ADN-së. Pas heqjes së segmentit të dëmtuar, një hendek 12-13 nukleotide mbetet në vargun e ADN-së. Kjo mbushet nga enzima e polimerazës ADN I dhe nyja mbyllet nga ligaza e ADN-së. ATP kërkohet në tre hapat e këtij reagimi. Mekanizmi NER mund të identifikohet edhe te njerëzit e ngjashëm me gjitarët. Tek njerëzit, gjendja e lëkurës e quajtur Xeroderma pigmentosum është për shkak të dimerëve të ADN-së të shkaktuara nga rrezatimi UV. Gjenet XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF dhe XPG prodhojnë proteina për të zëvendësuar dëmtimin e ADN-së. Proteinat e gjeneve XPA, XPC, XPE, XPF dhe XPG kanë aktivitet nukleazë. Nga ana tjetër, proteinat e gjeneve XPB dhe XPD tregojnë aktivitetin e helikazës, i cili është analog me Uvr D në E coli.
Figura 01: Riparimi i heqjes së nukleotideve
Çfarë është Riparimi i Mospërputhjes?
Sistemi i riparimit të mospërputhjes fillon gjatë sintezës së ADN-së. Edhe me nënnjësinë funksionale €, ADN polimeraza III lejon përfshirjen e një nukleotidi të gabuar për sintezën çdo 10 8 çifte bazë. Proteinat e riparimit të mospërputhjes e njohin këtë nukleotid, e akcizojnë atë dhe e zëvendësojnë me nukleotidin e duhur përgjegjës për shkallën përfundimtare të saktësisë. Metilimi i ADN-së është thelbësor që proteinat MMR të njohin vargun mëmë nga vargu i saposintetizuar. Metilimi i nukleotidit të adeninës (A) në një motiv GATC të një vargu të saposintetizuar është pak i vonuar. Nga ana tjetër, nukleotidi i adeninës së vargut mëmë në motivin GATC tashmë është metiluar. Proteinat MMR njohin vargun e saposintetizuar nga ky ndryshim nga vargu mëmë dhe fillojnë riparimin e mospërputhjes në një varg të saposintetizuar përpara se të metilohet. Proteinat MMR e drejtojnë aktivitetin e tyre riparues për të hequr nukleotidin e gabuar përpara se vargu i riprodhuar i ADN-së të metilohet. Enzimat Mut H, Mut L dhe Mut S të koduara nga gjenet mut H, mut L, mut S katalizojnë këto reaksione në Ecoli. Proteina Mut S njeh shtatë nga tetë çifte bazash të mundshme të mospërputhjes me përjashtim të C:C dhe lidhet në vendin e mospërputhjes në ADN-në e dyfishtë. Me ATP-të e lidhur, Mut L dhe Mut S i bashkohen kompleksit më vonë. Kompleksi zhvendos disa mijëra çifte bazash larg derisa të gjejë një motiv GATC të hemimetiluar. Aktiviteti i fjetur i nukleazës së proteinës Mut H aktivizohet sapo të gjejë një motiv GATC të hemimetiluar. Ai çan vargun e pametiluar të ADN-së duke lënë një nyje 5' në nukleotidin G të motivit GATC të pametiluar (vargja e ADN-së e sapo sintetizuar). Më pas, i njëjti varg në anën tjetër të mospërputhjes shënohet nga Mut H. Në pjesën tjetër të hapave, veprimet kolektive të proteinës së helikazës Uvr D, Mut U, SSB dhe ekzonukleazës I akcizojnë nukleotidin e pasaktë në një fije floku. ADN. Hendeku i cili krijohet gjatë ekscizionit mbushet nga polimeraza III e ADN-së dhe mbyllet nga ligaza. Një sistem i ngjashëm mund të identifikohet tek minjtë dhe njerëzit. Mutacioni i hMLH1, hMSH1 dhe hMSH2 njerëzor janë të përfshirë në kancerin e trashëguar të zorrës së trashë jo polipoz, i cili çrregullon ndarjen qelizore të qelizave të zorrës së trashë.
Figura 02: Riparimi i mospërputhjes
Cili është ndryshimi midis riparimit të mospërputhjes dhe riparimit të heqjes së nukleotideve?
Riparimi i mospërputhjes kundër riparimit të heqjes së nukleotideve |
|
| Sistemi i riparimit të mospërputhjes ndodh gjatë pas-përsëritjes. | Kjo është e përfshirë në heqjen e dimerëve të pirimidinës për shkak të rrezatimit U. V dhe lezioneve të tjera të ADN-së për shkak të aduktit kimik. |
| Enzimat | |
| Ai katalizohet nga Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB dhe ekzonukleaza I. | Ai katalizohet nga enzimat Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metilim | |
| Është thelbësore për të filluar reagimin. | Metilimi i ADN-së nuk kërkohet për fillimin e reaksionit. |
| Veprimi i enzimave | |
| Mut H është një endonukleazë. | Uvr B dhe Uvr C janë ekzonukleaza. |
| Rast | |
| Kjo ndodh veçanërisht gjatë replikimit. | Kjo ndodh kur ekspozohet ndaj U. V ose mutagjenëve kimikë, jo gjatë replikimit |
| Konservim | |
| Është shumë i ruajtur | Nuk është shumë i ruajtur. |
| Mbushja e boshllëqeve | |
| Bëhet nga ADN polimeraza III. | Bëhet nga ADN polimeraza I. |
Përmbledhje – Riparimi i mospërputhjes vs Riparimi i heqjes së nukleotideve
Riparimi i mospërputhjes (MMR) dhe riparimi i heqjes së nukleotideve (NER) janë dy mekanizma që ndodhin në qelizë për të korrigjuar dëmtimet dhe shtrembërimet e ADN-së që shkaktohen nga agjentë të ndryshëm. Këto janë emërtuar kolektivisht si mekanizma të riparimit të ADN-së. Riparimi i heqjes së nukleotideve riparon dëmtimet e modifikuara të nukleotideve, zakonisht ato dëmtime të rëndësishme të spirales së dyfishtë të ADN-së që ndodhin për shkak të ekspozimit ndaj rrezatimit U. V dhe adukteve kimike. Proteinat e riparimit të mospërputhjes njohin nukleotidin e gabuar, e akcizojnë atë dhe e zëvendësojnë me nukleotidin e duhur. Ky proces është përgjegjës për shkallën përfundimtare të saktësisë gjatë përsëritjes.
