Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.9: Nükleotid Kesip Çıkarma Onarımı
TABLE OF
CONTENTS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Nucleotide Excision Repair
 
TRANSCRIPT

13.9: Nucleotide Excision Repair

13.9: Nükleotid Kesip Çıkarma Onarımı

Overview

Exposure to mutagens can damage DNA and result in bulky lesions that distort the double-helix structure or impede proper transcription. Damaged DNA can be detected and repaired in a process called nucleotide excision repair (NER). NER employs a set of specialized proteins that first scan DNA to detect a damaged region. Next, NER proteins separate the strands and excise the damaged area. Finally, they coordinate the replacement with new, matching nucleotides.

DNA distortion and damage

Cells are regularly exposed to mutagens—factors in the environment which can damage DNA and generate mutations. UV radiation is one of the most common mutagens and is estimated to introduce a significant number of changes to DNA. These include bends or kinks in the structure which can block DNA replication or transcription. If these errors are not fixed, the damage can cause mutations which in turn can result in cancer or disease depending on which sequences are disrupted.

Identification and repair of damaged regions

Nucleotide excision repair relies on specific protein complexes to recognize damaged regions of DNA and flag them for removal and repair. In prokaryotes, the process involves three proteins—UvrA, UvrB, and UvrC. The first two proteins work together as a complex, traveling along the DNA strands to detect any physical aberrations.

Once identified, the strands at the damaged location are separated, and endonuclease enzymes such as UvrC cut and excise the affected region. DNA polymerase fills the gap with new nucleotides, and then the DNA ligase enzyme seals the edges between the new and old DNA.

Mutations in NER have severe consequences

In prokaryotes, the NER complex consists of the three Uvr proteins, but in eukaryotes, more than a dozen proteins operate to regulate DNA repair. In humans, mutations in the NER pathway can cause diseases such as xeroderma pigmentosum (XP), which is associated with a 2000-fold increase in the incidence of skin cancer. Individuals suffering from XP are highly sensitive to UV exposure and can develop severe skin burns after just a few minutes of exposure to sunlight. Additionally, XP patients can show signs of premature aging and often develop neurological abnormalities. Without a properly working repair mechanism, DNA damage can accumulate and lead to abnormal cell death or potentially cancerous tumors.

Genel bakış

Mutajenlere maruz kalmak DNA'ya zarar verebilir ve çift sarmalı yapıyı bozan veya uygun transkripsiyona engel olan hantal lezyonlara neden olabilir. Hasarlı DNA nükleotit eksizyon onarımı (NER) adı verilen bir süreçte tespit edilebilir ve onarılabilir. NER, hasarlı bir bölgeyi tespit etmek için DNA'yı ilk tetkileyen bir dizi özel protein kullanır. Daha sonra, NER proteinleri iplikçikleri ayırır ve hasarlı bölgeyi boşaltın. Son olarak, yeni, eşleşen nükleotidler ile değiştirme koordine.

DNA bozulması ve hasar

Hücreler düzenli olarak mutasyona maruz kalırlar- çevredeki DNA'ya zarar veren ve mutasyonlara yol açan faktörler. UV radyasyonu en yaygın mutajenlerden biridir ve DNA'da önemli sayıda değişiklik olduğu tahmin edilmektedir. Bunlar dna replikasyon veya transkripsiyon engelleyebilir yapıda bükümler veya kinks içerir. Bu hatalar düzeltilemezse, hasar mutasyonlara neden olabilir ve bu da hangi dizilerin bozulduğunu nisbeten kansere veya hastalığa neden olabilir.

Hasarlı bölgelerin tanımlanması ve onarımı

Nükleotid eksizyon onarımı, DNA'nın hasarlı bölgelerini tanımak ve onları kaldırma ve onarmak için işaretlemek için belirli protein komplekslerine dayanır. Prokaryotlarda prokaryotlaruvrA, UvrB ve UvrC olmak üzere üç protein içerir. İlk iki protein, herhangi bir fiziksel sapmayı tespit etmek için DNA iplikçikleri boyunca seyahat eden bir kompleks olarak birlikte çalışırlar.

Tespit edildikten sonra, hasarlı yerdeki iplikçikler ayrılır ve UvrC gibi endonükleaz enzimleri etkilenen bölgeyi keser ve boşaltırlar. DNA polimeraz boşluğu yeni nükleotitlerle doldurur ve dna ligaz enzimi yeni ve eski DNA arasındaki kenarları mühürler.

NER mutasyonları ciddi sonuçları vardır

Prokaryotlarda NER kompleksi üç Uvr proteininden oluşur, ancak ökaryotlarda dna onarımını düzenleyen bir düzineden fazla protein çalışır. İnsanlarda, NER yolu mutasyonlar kseroderma pigmentosum gibi hastalıklara neden olabilir (XP), hangi cilt kanseri insidansında 2000 kat artış ile ilişkili. XP muzdarip bireyler UV ışınlarına karşı son derece duyarlıdır ve güneş ışığına maruz sadece birkaç dakika sonra ciddi cilt yanıkları gelişebilir. Ayrıca, XP hastaları erken yaşlanma belirtileri gösterebilir ve genellikle nörolojik anormallikler gelişebilir. Düzgün çalışan bir onarım mekanizması olmadan, DNA hasarı birikir ve anormal hücre ölümü veya potansiyel kanserli tümörlere yol açabilir.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter