Perbedaan Kunci – Perbaikan Ketidakcocokan vs Perbaikan Eksisi Nukleotida
Puluhan dan ribuan kerusakan DNA terjadi di dalam sel setiap hari. Ini menginduksi perubahan pada proses sel seperti replikasi, transkripsi serta kelangsungan hidup sel. Dalam beberapa kasus, mutasi yang disebabkan oleh kerusakan DNA ini dapat menyebabkan penyakit yang merusak seperti kanker dan sindrom terkait penuaan (mis: Progeria). Terlepas dari kerusakan ini, sel memulai mekanisme perbaikan kaskade yang sangat terorganisir yang disebut respons kerusakan DNA. Beberapa sistem perbaikan DNA telah diidentifikasi dalam sistem seluler; ini dikenal sebagai Base excision repair (BER), mismatch repair (MMR), Nucleotide excision repair (NER), perbaikan double strand break. Perbaikan eksisi nukleotida adalah sistem yang sangat serbaguna yang mengenali lesi DNA distorsi heliks besar dan menghilangkannya. Di sisi lain, perbaikan ketidakcocokan menggantikan pangkalan yang salah selama replikasi. Perbedaan utama antara perbaikan mismatch dan perbaikan eksisi nukleotida adalah bahwa perbaikan eksisi nukleotida (NER) digunakan untuk menghilangkan dimer pirimidin yang dibentuk oleh iradiasi UV dan lesi heliks besar yang disebabkan oleh penambahan bahan kimia sementara sistem perbaikan ketidakcocokan memainkan peran penting dalam mengoreksi basa salah gabung yang telah lolos dari enzim replikasi (DNA polimerase 1) selama pascareplikasi. Selain basa yang tidak serasi, protein sistem MMR juga dapat memperbaiki insertions/deletions loops (IDL) yang merupakan hasil dari selip polimerase selama replikasi sekuens DNA berulang.
Apa itu Perbaikan Eksisi Nukleotida?
Fitur yang paling menonjol dari perbaikan eksisi nukleotida adalah perbaikan kerusakan nukleotida yang dimodifikasi yang disebabkan oleh distorsi signifikan pada heliks ganda DNA. Hal ini diamati di hampir semua organisme yang telah diperiksa hingga saat ini. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleases) Uvr D (a helicase) adalah enzim paling terkenal yang terlibat dalam NER yang memicu perbaikan DNA dalam model organisme Ecoli. Kompleks enzim multi-subunit Uvr ABC menghasilkan polipeptida Uvr A, Uvr B, Uvr C. Gen-gen yang dikodekan untuk polipeptida-polipeptida tersebut adalah uvr A, uvr B, uvr C. Enzim-enzim Uvr A dan B secara kolektif mengenali kerusakan akibat distorsi yang disebabkan oleh heliks ganda DNA seperti dimmer pirimidin akibat iradiasi UV. Uvr A adalah enzim ATPase dan ini adalah reaksi autokatalitik. Kemudian Uvr A meninggalkan DNA sedangkan kompleks Uvr BC (nuklease aktif) membelah DNA di kedua sisi kerusakan yang dikatalisis oleh ATP. Protein lain yang disebut Uvr D yang dikodekan oleh gen uvrD adalah enzim helikase II yang melepaskan DNA yang dihasilkan dari pelepasan segmen DNA rusak beruntai tunggal. Ini meninggalkan celah dalam heliks DNA. Setelah segmen yang rusak telah dipotong, celah nukleotida 12-13 tetap ada di untai DNA. Ini diisi oleh enzim DNA polimerase I dan nick disegel oleh DNA ligase. ATP diperlukan pada tiga langkah reaksi ini. Mekanisme NER dapat diidentifikasi pada manusia mirip mamalia juga. Pada manusia, kondisi kulit yang disebut Xeroderma pigmentosum disebabkan oleh dimer DNA yang disebabkan oleh penyinaran UV. Gen XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, dan XPG menghasilkan protein untuk menggantikan kerusakan DNA. Protein gen XPA, XPC, XPE, XPF, dan XPG memiliki aktivitas nuklease. Di sisi lain, protein gen XPB dan XPD menunjukkan aktivitas helikase yang analog dengan Uvr D pada E coli.
Gambar 01: Perbaikan Eksisi Nukleotida
Apa itu Perbaikan Ketidakcocokan?
Sistem perbaikan ketidakcocokan dimulai selama sintesis DNA. Bahkan dengan subunit € fungsional, DNA polimerase III memungkinkan penggabungan nukleotida yang salah untuk sintesis setiap 108pasangan basa. Protein perbaikan ketidakcocokan mengenali nukleotida ini, mengeluarkannya dan menggantinya dengan nukleotida yang benar yang bertanggung jawab atas tingkat akurasi akhir. Metilasi DNA sangat penting bagi protein MMR untuk mengenali untai induk dari untai yang baru disintesis. Metilasi nukleotida adenin (A) dalam motif GATC dari untai yang baru disintesis sedikit tertunda. Di sisi lain, nukleotida adenin untai induk dalam motif GATC telah dimetilasi. Protein MMR mengenali untai yang baru disintesis dengan perbedaan ini dari untai induk dan memulai perbaikan ketidakcocokan pada untai yang baru disintesis sebelum dimetilasi. Protein MMR mengarahkan aktivitas perbaikannya untuk mengeluarkan nukleotida yang salah sebelum untai DNA yang baru direplikasi dimetilasi. Enzim Mut H, Mut L dan Mut S dikodekan oleh gen mut H, mut L, mut S mengkatalisis reaksi ini di Ecoli. Protein Mut S mengenali tujuh dari delapan kemungkinan pasangan basa yang tidak cocok kecuali untuk C:C, dan mengikat di tempat ketidakcocokan dalam DNA dupleks. Dengan ATP terikat, Mut L dan Mut S bergabung dengan kompleks nanti. Kompleks mentranslokasi beberapa ribu pasangan basa sampai menemukan motif GATC hemimetilasi. Aktivitas nuklease yang tidak aktif dari protein Mut H diaktifkan setelah menemukan motif GATC hemimetilasi. Ini memotong untai DNA yang tidak termetilasi meninggalkan nick 5′ pada nukleotida G dari motif GATC yang tidak termetilasi (untai DNA yang baru disintesis). Kemudian untai yang sama di sisi lain ketidakcocokan dijepit oleh Mut H. Di sisa langkah, aksi kolektif protein helikase Uvr D, Mut U, SSB dan eksonuklease I mengeluarkan nukleotida yang salah dalam untai tunggal DNA. Celah yang terbentuk pada eksisi diisi oleh DNA polimerase III dan disegel oleh ligase. Sistem serupa dapat diidentifikasi pada tikus dan manusia. Mutasi hMLH1, hMSH1, dan hMSH2 manusia terlibat dalam kanker usus besar nonpoliposis herediter yang menderegulasi pembelahan sel sel usus besar.
Gambar 02: Perbaikan Ketidakcocokan
Apa perbedaan antara Perbaikan Mismatch dan Perbaikan Eksisi Nukleotida?
Perbaikan Ketidakcocokan vs Perbaikan Eksisi Nukleotida |
|
| Sistem perbaikan ketidakcocokan terjadi selama pasca-replikasi. | Ini terlibat dalam menghilangkan dimer pirimidin karena iradiasi UV & lesi DNA lainnya karena adduksi kimia. |
| Enzim | |
| Ini dikatalisis oleh Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB dan exonuclease I. | Ini dikatalisis oleh enzim Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Metilasi | |
| Sangat penting untuk memulai reaksi. | Metilasi DNA tidak diperlukan untuk memulai reaksi. |
| Aksi Enzim | |
| Mut H adalah endonuklease. | Uvr B dan Uvr C adalah eksonuklease. |
| Acara | |
| Ini terjadi secara khusus selama replikasi. | Ini terjadi saat terkena UV atau mutagen kimia, bukan saat replikasi |
| Konservasi | |
| Ini sangat dilestarikan | Ini tidak terlalu dilestarikan. |
| Pengisian Celah | |
| Hal ini dilakukan oleh DNA polimerase III. | Hal ini dilakukan oleh DNA polimerase I. |
Ringkasan – Perbaikan Ketidakcocokan vs Perbaikan Eksisi Nukleotida
Mismatch repair (MMR) dan Nucleotide excision repair (NER) adalah dua mekanisme yang terjadi di dalam sel untuk memperbaiki kerusakan dan distorsi DNA yang disebabkan oleh berbagai agen. Ini secara kolektif disebut sebagai mekanisme perbaikan DNA. Perbaikan eksisi nukleotida memperbaiki kerusakan nukleotida yang dimodifikasi, biasanya kerusakan signifikan pada heliks ganda DNA yang terjadi karena paparan iradiasi UV dan bahan kimia tambahan. Protein perbaikan ketidakcocokan mengenali nukleotida yang salah, mengeluarkannya dan menggantinya dengan nukleotida yang benar. Proses ini bertanggung jawab atas tingkat akurasi akhir selama replikasi.
