Mechanizmy naprawcze:

BEZPOŚREDNIE USUNIĘCIE USZKODZENIA:

• W przypadku metylacji guaniny w pozycji O⁶ następuje przeniesienie grupy alkilowej na cysteinę białka za pomocą enzymu MGMT (O⁶-metylguaniono DNA-transferazy).

• Inny przykład odwrócenia uszkodzenia to działanie ligazy łączącej pęknięcia w łańcuchu DNA. Może ona łączyć tylko pęknięcia powstałe na skutek przewania wiązania pomiędzy grupą 5'-fosforanową i 3'-hydroksylową.

NAPRAWA Z WYCIĘCIEM NUKLEOTYDU (NER):

1. Rozpoznanie uszkodzenia na podstawie nieprawidłowej struktury przestrzennej DNA.

2. Przyłączenie XPA w miejscu uszkodzenia DNA (XPA posiada domenę dobrze łączącą się z nieprawidłowym DNA i domenę łączącą z RPA)

3. Połączenie XPA z RPA (białko replikacyjne A będące trimerem) co zwiększa powinowactwo do uszkodzonego DNA.

4. Kompleks XPA-RPA-DNA łączy się z czynnikiem transkrypcyjnym TFIIH.

5. Białko TFIIH i XPA przyciągają XPC+HHR23B co stabilizuje DNA.

6. Rozwinięcie helisy DNA w kierunku 3' i 5' od miejsca przyłączenia XPA przez XPB i XPD (dwa ostatnie białka to podjednostki TFIIH).

7. Nacięcie uszkodzonej nici DNA w pobliżu rozejścia DNA na dwie nici pojedyncze przez heterodimer XPF/ERCC1.

8. Nacięcie uszkodzonej nici w drugim miejscu rozejścia przez XPG.

9. Usunięcie powstałego oligonukleotydu przez helikazy XPB i XPD.

10. Wypełnienie luki po usuniętym nukleotydzie przez polimerazę DNA delta lub epsilon w obecności ko faktora PCNA i łączenie końców przez ligazę DNA.

NAPRAWA Z WYCIĘCIEM ZASADY (BER):

• Wykorzystywana głównie do usuwania uracylu lub alkilowanych zasad.

1. Usunięcie nieprawidłowej zasady przez specyficzną N-glikozylazę hydrolizującą wiązania pomiędzy deoksyrybozą i zasadą azotową.

2. Powstanie po wycięciu miejsca AP (apurynowego/apirymidynowego) jest usuwane poprzez hydrolizę wiązania fosfodiestrowego po stronie 5' miejsca AP pod wypływem endonukleazy AP (wyróżniamy endonukleazę 5'-AP [klasa II] i 3'-AP [klasa I]).

3. Powstanie w nici DNA wolnych konców: 3'OH i 2'-deoksyrybozo-5'-fosforanowego. Od końca 3'OH może być prowadzona polimeryzacja.

4. Wbudowywanie nowej zasady i wycinanie końca 2'-deoksyrybozo-5'-fosforanowego (istnieją dwie drogi):

• PIERWSZA (krótszy): polimeraza DNA beta dołącza JEDNĄ, nową zasadę; dRPaza usuwa koniec 2'-deoksyrybozo-5'-fosforanowy; ligaza łączy końce 3' i 5'; dominuje w kom. ludzkich;

• DRUGI (dłuższy): polimeraza DNA delta lub epsilon wymagająca kofaktora PCNA wbudowuje KILKA zasad; DNazy IV odcina zbędny fragment; ligaza łączy;

USUWANIE BŁĘDNIE SPAROWANYCH ZASAD (MMR):

• Usuwa błędy replikacyjne, nie naprawione przez polimerazy DNA. Zostało to najlepiej poznane u E. coli, i eukariontów przypuszcza się, że mechanizm przebiega podobnie. Białka uczestniczące w procesie są kodowane przez zespół genów zwanych MUTATORAMI.

1. Rozpoznanie, która z nici została nieprawidłowa sparowana, poprzez odnalezienie zmetylowanej adeniny w sekwencjach GATC. Metylacja ta zachodzi po pewnym czasie od replikacji, dlatego w nowo zsyntezowanej błędnie nici metyzacja nie występuje. U Eukaryota rozpoznawanie zachodzi poprzez odnajdywanie przerw w nowych niciach (przerwy pomiędzy fragmentami Okazaki w nici opóźnionej i w miejscach starterowych w nici prowadzącej).

2. Rozpoznanie miejsca pomyłki przez białko MutS, które łączy się z DNA.

3. Kompleks MutS-DNA jest stabilizowany przez białko MutL, które odpowiada za połączenie z białkiem MutH.

4. Białka MutH przyłącza się naprzeciw najbliższej zmetylowanej adeniny w nici „rodzicielskiej” i nacina nić potomną.

5. UvrD (helikaza II) rozkręca nić DNA w kierunku od miejsca nacięcia do miejsca pomyłki.

6. Egzonukleaza wycina błędnie sparowane fragmenty.

7. Polimeraza DNA III dosyntetyzowuje odpowiednią sekwencje zasad.

8. Ligaza DNA łączy nowo powstały fragment nici z nicią macierzystą.

• U Eukaryotów brakuje homologów MutH i UvrD, występują homologii MutS (są to białka hMSH2, hMSH3, hMSH4 i hMSH5) i MutL (hMLH1, hPMS1, hPMS2).

NAPRAWA PĘKNIĘĆ DWUNICIOWYCH Z UDZIAŁEM SEKWENCJI HOMOLOGICZNEJ:

• Występuje podczas faz później S i G₂. Do odtworzenia struktury chromosomu wykorzystywany jest nieuszkodzony homolog.

1. Trawienie jednej nici przez egzonukleazę do wytworzenia jednoniciowego odcinka zawierającego wolny koniec 3'.

2. Wolny koniec 3' łączy się z homologicznym, nieuszkodzonym chromosomem.

3. Na podstawie informacji zawartej w nieuszkodzonym DNA zostaje odtworzony przebieg naprawionej cząsteczki.

NAPRAWA PĘKNIĘĆ DWUNICIOWYCH BEZ UDZIAŁU SEKWENCJI HOMOLOGICZNEJ (NHEJ):

• Występuje podczas faz G₁ i wczesnej fazy S.

• Uszkodzenie o charakterze DSB (pęknięcie dwuniciowe) rozpoznawane jest przez białko Ku. Białko Ku rekrutuje katalityczną podjednostkę DNA-zależnej kinazy białek (catalytic subunit of DNA-dependent protein kinase, DNA-PKCS) do miejsca uszkodzenia i tworzy aktywny kompleks DNA-PK. Kompleks DNA-PK zawiera miejsce wiązania dla końców DNA i miejsce wiążące dsDNA w obrębie końców. Aktywność kinazowa DNA-PK stymulowana jest przez kompleks: wolny koniec DNA∙Ku∙DNA-PK. Tym samym DNA-PK pośredniczy w utworzeniu tzw. synapsy między przeciwległymi końcami. Gdy następuje utworzenie synapsy, DNA-PK może trans-fosforylować przeciwległą cząsteczkę białka Ku i białka DNA-PK, po czym DNA-PKCS wiążą się do przeciwległego końca. Prowadzi to do dysocjacji DNA-PKCS i aktywacji helikazy Ku, która rozplata DNA umożliwiając tzw. mikrohomologiczne parowanie zasad. Niesparowane „ogony” są trawione, a przerwy wypełnione przez kompleks ligazy DNA ( składający się z katalitycznej podjednostki i jej kofaktora XRCC4), co kończy proces naprawy.

• BIAŁKO KU- heterodimer składający się z podjednostek Ku70 i Ku80.

PROKARIOTYCZNY SYSTEM NAPRAWY DNA- FOTOREAKWTYWACJA=FOTOLIAZA:

• Rozłączenie dimerów pirymidynowych (tymidynowych, cytozynowych lub tyminy z cytozyną) przy udziale światła widzialnego o długości fali 300-600nm.

1. Przyłączenie fotoliazy (składającej się z podjednostek MTHF lub 8-HDF oraz FADH^-) do miejsca gdzie powstał dimer.

2. Absorpcja energii świetlnej przez MTHF (metynylo-tetrahydrofolian) lub 8-HDF (8-hydroxy-deazoflawina) i przekazanie jej do FADH^-.

3. Wykorzystanie energii z FADH^- do rozdzielenia dimerów.

ODPOWIEDŹ SOS (Save Our Souls):

• Uruchamiana gdy w komórce występują liczne mutacje lub zatrzymana została replikacja. System ten w odróżnieniu od innych sposobów reperacji DNA może po naprawie pozostawiać błędy (stąd nazywany jest systemem mutagennym).Włączenie SOS powoduje zahamowanie podziału komórki co daje dodatkowy czas na usunięcie uszkodzeń.

1. Represory LexA i lambda blokują (kontrola negatywna) liczne geny regulonu kodującego enzymy naprawy DNA*.

2. Uszkodzenie DNA indukuje aktywność proteazową białka RecA, białko to rozkłada powyższe represory.

3. Częstość transkrypcji genów SOS wzrasta od 2 do 10 razy.

4. Po naprawie poziom białka RecA indukującego obniża się.

5. Następuje ponowna synteza rep resorów LexA i lambda.

• Do mutacji w czasie naprawy dochodzi, ponieważ produkty genów UmuDC umożliwiają elongację pomimo błędnego wbudowania zasady. Proces ten nazywany jest naprawą ze skłonnością do błędu (error-prone repair).

*Geny te są wypisane w Drewie, ale to już sobie odpuściłem i tak pewnie zabijecie mnie za ilość tego tekstu, ale w sumie tu jest wszystko o co moim zdaniem mogą zapytać na teście.

---