Yanlış Eşleşme Tamiri

Genel Bakış

Organizmalar, DNA replikasyonu sırasında meydana gelen nükleotid uyumsuzluklarını saptayabilir ve sabitleyebilir. Bu karmaşık süreç, yeni ipliğin tanımlanmasını ve hatalı bazların doğru nükleotidlerle değiştirilmesini gerektirir. Uyumsuzluk onarımı, hem prokaryotlarda hem de ökaryotlarda bulunan birçok protein tarafından koordine edilir.

Mutatör Protein Ailesi, DNA Uyuşmazlığının Onarılmasında Önemli Bir Rol Oynuyor

İnsan genomunda hücre başına 3 milyardan fazla baz DNA çifti bulunur. Hücre bölünmesinden önce, bu büyük miktardaki genetik bilginin kopyalanması gerekir. DNA polimerazın düzeltme yeteneğine rağmen, yaklaşık olarak her 1 milyon baz çiftinde bir kopyalama hatası meydana gelir. Bir tür hata, nükleotidlerin uyumsuzluğudur, örneğin, A ile G veya T'nin C ile eşleşmesidir. Bu tür uyumsuzluklar, Mutator protein ailesi tarafından tespit edilir ve onarılır. Bu proteinler ilk olarak Escherichia coli ( E. coli ) bakterisinde tanımlanmıştır, ancak homologlar prokaryotlar ve ökaryotlar boyunca görünür.

Mutator S (MutS), uyuşmazlığı tanımlayıp bağlayarak uyumsuzluk onarımını (MMR) başlatır. Daha sonra MutL, hangi dizginin yeni kopya olduğunu tanımlar. Şablon dizgisinin sağlam kalması gerektiğinde yalnızca yeni dizinin sabitlenmesi gerekir. Moleküler makine, yeni sentezlenen DNA zincirini nasıl tanımlayabilir?

Yeni Sentezlenmiş DNA İplikleri Şablon İpliklerinden Farklı

Pek çok organizmada, yeni sarmalın sitozin ve adenin bazları, çoğalmadan bir süre sonra bir metil grubu alır. Bu nedenle Mut proteinleri, henüz metillenmemiş dizileri tanıyarak yeni zincirleri tanımlar. Ek olarak, ökaryotlarda yeni sentezlenen iplikçikte, DNA çentikleri olarak da adlandırılan küçük kırılmalar olma olasılığı daha yüksektir. MMR proteinleri böylece çentikli ipi belirleyebilir ve onu onarım için hedefleyebilir.

Yeni ipliğin tanımlanmasından sonra, nükleaz enzimleri etkilenen bölgeyi keser ve yanlış nükleotidleri çıkarır. Daha sonra, DNA polimeraz doğru nükleotidleri doldurur ve DNA ligaz, DNA'nın şeker-fosfat omurgasını kapatır ve böylece uyumsuzluk onarım sürecini tamamlar.

Uyumsuzluk Onarım Mekanizmasındaki Kusurlar Kansere Neden Olabilir

MutS'nin insan homologu, Mutator S homolog 2 (MSH2) olarak adlandırılır. MSH2 işlevi tehlikeye atılırsa, genom boyunca nokta mutasyonları ve çerçeve kayması mutasyonları uygun şekilde onarılmaz. Sonuç olarak, bu kadar tehlikeli bir MSH2'nin tek bir kopyasını taşıyan insanların kansere yakalanma olasılığı daha yüksektir.

Onarılmamış Mutasyonlar Yakıt Adaptasyonu

MMR bir uyumsuzluğu hiç kaçırmasaydı en iyisi olur muydu? Düşük mutasyon oranları bile bir organizma için bir soruna neden olabilir. Bununla birlikte, mutasyonlar aynı zamanda bir popülasyondaki genetik çeşitliliğe de katkıda bulunur. Örneğin, bir bakterideki müsaadeli bir uyumsuzluk onarım sistemi, şans eseri, antibiyotik direnci veren bir genin mutasyonuna yol açabilir, böylece antibiyotiklere maruz kaldığında bakterinin hayatta kalma ve üreme şansını artırabilir. Bu, bakteri popülasyonu için harika bir haber, ancak bulaşıcı hastalıklarla savaşmak için antibiyotik kullanan insanlar için kötü bir haber.

Aslında, Staphylococcus aureus suşları, çoklu ilaca karşı giderek daha fazla direnç kazanmaktadır, bu da antibiyotiklerin çok azı veya hiç olmaması bu bakterinin bir hastada yayılmasını önleyebileceği anlamına gelir. Çoklu ilaca dirençli bakterilerle enfeksiyonlar, insanlarda yüksek ölüm oranı ile ilişkilidir. Hayvancılık üretiminde antibiyotiklerin yaygın kullanımı ve uygun olmayan şekilde kısaltılmış antibiyotik uygulaması, çoklu ilaca dirençli bakterilerin ortaya çıkmasına katkıda bulunuyor.