7.3: Riparazione dell'escissione della base a patch lungo

Dalla scoperta dei due percorsi BER, c'è stato un dibattito su come una cellula sceglie un percorso rispetto all'altro e sui fattori che determinano questa selezione. Numerosi esperimenti in vitro hanno evidenziato molteplici determinanti per la selezione delle sotto-vie. Questi sono:

1. Tipo di lesione: a seconda del tipo di danno alla base, una specifica glicosilasi del DNA, mono o bifunzionale, viene reclutata nel sito danneggiato. Mentre l’azione sequenziale di una glicosilasi monofunzionale favorisce eventi di riparazione a patch lunghi, la glicosilasi bifunzionale guida il BER a patch breve.
2. Stato del ciclo cellulare: i principali partecipanti proteici che distinguono il BER a patch lungo dalla via alternativa del BER a patch corto sono l'antigene nucleare delle cellule proliferanti (PCNA), il fattore di replicazione proteica C (RF-C) e la struttura del lembo. endonucleasi specifica 1 (FEN1). Il PCNA è particolarmente riconosciuto come il fulcro di questo percorso. Agisce sia come impalcatura per ancorare la polimerasi al sito danneggiato che si lega a FEN-1 per facilitarne l'attività nucleasica. Inoltre, RF-C è necessario per caricare il PCNA sul DNA. Tutte queste proteine sono necessarie anche durante la replicazione del DNA, suggerendo che il BER a patch lungo ripara i danni al DNA replicante mentre il patch corto viene utilizzato per riparare il DNA a riposo.
3. Carenza di ATP: è stato anche osservato che mentre il BER a singolo nucleotide o a patch corto predomina in condizioni fisiologiche normali, in condizioni di carenza di ATP, la preferenza è spostata verso il BER a patch lungo. Questo perché il poli(ADP-ribosio) può fungere da fonte unica di ATP durante la fase di ligazione nel BER.

Nei mammiferi, si osserva un secondo tipo di BER, che viene spesso usato preferenzialmente durante la carenza di ATP, long-patch BER. Invece di rimuovere solo la singola base danneggiata, BER long-patch ripara una porzione lunga diversi nucleotidi. Al fine di ottenere questo risultato, una diversa DNA polimerasi, delta-epsilon, aggiunge diversi nucleotidi che sostituiscono i nucleotidi originali.

Questo comporta una sporgenza di oligonucleotidi chiamato flap o lembo, contenente la base danneggiata. In presenza di un fattore di replicazione chiamato antigene nucleare cellulare proliferante, o PCNA, un'endonucleasi speciale, definita flap endonucleasi, FEN, rimuove questo flap prima che una DNA ligasi riempia il gap residuo. Il meccanismo di Long-patch BER è particolarmente utile per riparare i danni derivanti da radiazioni ionizzanti.

• Base Excision Repair (BER) - A cellular process that repairs damaged DNA.
• Long Patch BER - A BER variant that repairs multiple bases at the damaged site.
• Short Patch BER - A BER variant that repairs a single base at the damaged site.
• Photoreactivation Repair - Recovery of cellular DNA damaged by sunlight.
• Endonuclease - An enzyme that cuts DNA strands internally at the site of damage.

• Define Base Excision Repair (BER) – Explain what it is (e.g., BER).
• Contrast Long Patch vs Short Patch – Explain key differences (e.g., the length of repair).
• Explore Photoreactivation Repair – Describe scenario (e.g., when light-damaged DNA is repaired).
• Explain Endonuclease Process – A detailed description of how endonuclease cuts DNA strands.
• Apply in Context – The relevance of DNA repair in cellular health and disease.

• [Question 1] What is Base Excision Repair and how does it happen?
• [Question 2] How does Long Patch differ from Short Patch?
• [Question 3] What is Endonuclease and its role in DNA repair?

• Students – Gaining a clear and thorough understanding of DNA repair mechanisms.
• Educators – Provides a comprehensive and detailed content ideal for teaching molecular biology.
• Researchers – Deeply relevant to studies of DNA repair, genetics, and related fields.
• Science Enthusiasts – Offers valuable insight into the intricate workings of cellular DNA repair.