Diferencia entre la reparación de desajustes y la reparación por escisión de nucleótidos

Diferencia clave - Reparación de desajuste frente a reparación por escisión de nucleótidos

Decenas y miles de daños en el ADN ocurren en la célula por día. Induce cambios en los procesos celulares, como la replicación, la transcripción y la viabilidad de la célula. En algunos casos, las mutaciones causadas por estos daños en el ADN pueden conducir a enfermedades perjudiciales como los cánceres y los síndromes asociados con el envejecimiento (por ejemplo, la progeria). Independientemente de estos daños, la célula inicia un mecanismo de reparación en cascada altamente organizado denominado respuestas de daño del ADN. Varios sistemas de reparación de ADN han sido identificados en el sistema celular; estos son conocidos como reparación de escisión de base (BER), reparación de desajuste (MMR), reparación de escisión de nucleótidos (NER), reparación de rotura de doble hebra. La reparación por escisión de nucleótidos es un sistema altamente versátil que reconoce las lesiones de ADN de distorsión de hélice voluminosas y las elimina. Por otro lado, la reparación de desajustes reemplaza las bases mal incorporadas durante la replicación. La diferencia clave entre la reparación de desajuste y la reparación por escisión de nucleótidos es que la reparación por escisión de nucleótidos (NER, por sus siglas en inglés) se usa para eliminar los dímeros de pirimidina formados por la radiación UV y las lesiones voluminosas de la hélice causadas por aductos químicos, mientras que el sistema de reparación de desajustes juega un papel importante en la corrección de las bases mal incorporadas que se han escapado de las enzimas de replicación (ADN polimerasa 1) durante la aplicación. Además de las bases no coincidentes, las proteínas del sistema MMR también pueden reparar los bucles de inserciones / deleciones (IDL) que son el resultado del deslizamiento de la polimerasa durante la replicación de secuencias de ADN repetitivas..

CONTENIDO
1. Resumen y diferencia clave
2. ¿Qué es la reparación de desajustes
3. ¿Qué es la reparación por escisión de nucleótidos?
4. Comparación lado a lado - Reparación de desajuste frente a reparación por escisión de nucleótidos
5. Resumen

¿Qué es la reparación por escisión de nucleótidos??

La característica más destacada de la reparación por escisión de nucleótidos es que repara los daños de nucleótidos modificados causados por distorsiones significativas en la doble hélice del ADN. Se observa en casi todos los organismos que han sido examinados hasta la fecha. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucleasas) Uvr D (una helicasa) son las enzimas más conocidas involucradas en la NER que desencadenan la reparación del ADN en el organismo modelo Ecoli. El complejo de enzimas Uvr ABC multi-subunidades produce los polipéptidos Uvr A, Uvr B, Uvr C. Los genes codificados para los polipéptidos mencionados anteriormente son uvr A, uvr B, uvr C. Las enzimas Uvr A y B reconocen colectivamente la distorsión inducida por el daño que se produce en la doble hélice del ADN, como los dimmers de pirimidina, debido a la radiación UV. Uvr A es una enzima ATPasa y esta es una reacción autocatalítica. Luego, Uvr A abandona el ADN, mientras que el complejo Uvr BC (nucleasa activa) escinde el ADN en ambos lados del daño que cataliza el ATP. Otra proteína llamada Uvr D codificada por el gen uvrD es una enzima helicasa II que desenrolla el ADN que resulta de la liberación de un segmento de ADN dañado de una sola hebra. Esto deja un hueco en la hélice del ADN. Después de que el segmento dañado ha sido extirpado, queda un hueco de 12-13 nucleótidos en la cadena de ADN. Esto se llena con la enzima ADN polimerasa I y la mella se sella con la ADN ligasa. Se requiere ATP en tres pasos de esta reacción. El mecanismo NER también se puede identificar en los humanos similares a los mamíferos. En los seres humanos, la afección de la piel llamada Xeroderma pigmentosum se debe a los dímeros del ADN causados por la radiación UV. Los genes XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF y XPG producen proteínas para reemplazar el daño del ADN. Las proteínas de los genes XPA, XPC, XPE, XPF y XPG tienen la actividad nucleasa. Por otro lado, las proteínas de los genes XPB y XPD muestran la actividad helicasa que se anula a Uvr D en E. coli.

Figura 01: reparación por escisión de nucleótidos

¿Qué es la reparación de desajustes?

El sistema de reparación de desajustes se inicia durante la síntesis de ADN. Incluso con la subunidad € funcional, la ADN polimerasa III permite la incorporación de un nucleótido incorrecto para la síntesis cada 10⁸pares de bases Las proteínas reparadoras que no coinciden reconocen este nucleótido, lo extirpan y lo reemplazan por el nucleótido correcto responsable del grado final de precisión. La metilación del ADN es fundamental para que las proteínas MMR reconozcan la cadena parental de la cadena recién sintetizada. La metilación del nucleótido de adenina (A) en un motivo GATC de una cadena recién sintetizada se retrasa un poco. Por otro lado, la cadena madre de adenina nucleótido en el motivo GATC ya se ha metilado. Las proteínas MMR reconocen la hebra recién sintetizada por esta diferencia de la hebra original y comienzan la reparación de desajustes en una hebra recién sintetizada antes de que se metile. Las proteínas MMR dirigen su actividad de reparación para eliminar el nucleótido incorrecto antes de que la cadena de ADN recién replicada se metile. Las enzimas Mut H, Mut L y Mut S codificadas por los genes mut H, mut L, mut S catalizan estas reacciones en Ecoli. La proteína Mut S reconoce siete de los ocho pares de bases de desajustes posibles, excepto C: C, y se une al sitio de desajuste en el ADN dúplex. Con los ATP enlazados, Mut L y Mut S se unen al complejo más adelante. El complejo se traslada a unos miles de pares de bases hasta encontrar un motivo GATC hemimetilado. La actividad de nucleasa latente de la proteína Mut H se activa una vez que encuentra un motivo GATC hemimetilado. Rompe la cadena de ADN no metilada dejando una muesca 5 'en el nucleótido G del motivo GATC no metilado (cadena de ADN recién sintetizada). Luego, la misma cadena en el otro lado de la falta de coincidencia es mellada por Mut H. En el resto de los pasos, las acciones colectivas de Uvr D, una proteína helicasa, Mut U, SSB y exonucleasa, eliminan el nucleótido incorrecto en la cadena sencilla. ADN. La brecha que se forma en la escisión se llena con la ADN polimerasa III y se sella con ligasa. Un sistema similar puede ser identificado en ratones y humanos. La mutación de hMLH1, hMSH1 y hMSH2 humanos está involucrada en el cáncer de colon hereditario no polipósico que desregula la división celular de las células de colon.

Figura 02: Reparación de desajustes

¿Cuál es la diferencia entre la reparación no coincidente y la reparación por escisión de nucleótidos??

Reparación de desajuste vs reparación de escisión de nucleótidos
El sistema de reparación de desajustes ocurre durante la post-replicación.	Esto está involucrado en la eliminación de los dímeros de pirimidina debido a la radiación U.V y otras lesiones del ADN debido a aductos químicos..
Enzimas
Es catalizada por Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB y exonucleasa I.	Es catalizada por las enzimas Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD.
Metilación
Es fundamental iniciar la reacción..	La metilación del ADN no es necesaria para iniciar la reacción..
Acción de las enzimas
Mut H es una endonucleasa.	Uvr B y Uvr C son exonucleasas.
Ocasión
Esto sucede específicamente durante la replicación.	Esto sucede cuando se expone a U.V o mutágenos químicos, no durante la replicación
Conservación
Es altamente conservado	No está muy conservado..
Llenado de huecos
Se realiza mediante ADN polimerasa III..	Se realiza mediante ADN polimerasa I.

Resumen - Reparación de desajuste frente a reparación por escisión de nucleótidos

La reparación de desajustes (MMR) y la reparación por escisión de nucleótidos (NER) son dos mecanismos que tienen lugar en la célula para rectificar los daños y distorsiones del ADN causados por diversos agentes. Estos se denominan colectivamente como mecanismos de reparación del ADN. La reparación por escisión de nucleótidos repara los daños de los nucleótidos modificados, por lo general los daños significativos de la doble hélice del ADN que se producen debido a la exposición a la radiación U.V y aductos químicos. Las proteínas de reparación no coinciden reconocen el nucleótido incorrecto, lo extirpan y lo reemplazan con el nucleótido correcto. Este proceso es responsable del grado final de precisión durante la replicación.

Referencia:
1.Cooper, Geoffrey M. "Reparación de ADN". La célula: un enfoque molecular. 2ª edición.U.S. Biblioteca Nacional de Medicina, 01 de enero de 1970. Web. 09 de marzo de 2017.
2. "Mecanismos y funciones de la reparación de desajustes de ADN". Investigación celular. Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos, n.d. Web. 09 de marzo de 2017.

Imagen de cortesía:
1. “Nucleotide Excision Repair-journal.pbio.0040203.g001” Por Jill O. Fuss, Priscilla K. Cooper - (CC POR 2.5) vía Commons Wikimedia
2. "ADN desajuste reparar Ecoli" Por Kenji Fukui - (CC BY 4.0) vía Commons Wikimedia

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