Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.9: Nucleotide excisie reparatie
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Nucleotide Excision Repair
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

13.9: Nucleotide Excision Repair

13.9: Nucleotide excisie reparatie

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.

Overzicht

Blootstelling aan mutagene agentia kan DNA beschadigen en leiden tot omvangrijke laesies die de dubbele helixstructuur verstoren of een juiste transcriptie belemmeren. Beschadigd DNA kan worden gedetecteerd en gerepareerd in een proces dat nucleotide-excisieherstel (NER) wordt genoemd. NER maakt gebruik van een reeks gespecialiseerde eiwitten die eerst DNA scannen om een beschadigd gebied te detecteren. Vervolgens scheiden NER-eiwitten de strengen en snijden ze het beschadigde gebied weg. Ten slotte coördineren ze de vervanging met nieuwe, bijpassende nucleotiden.

DNA-vervorming en schade

Cellen worden regelmatig blootgesteld aan mutagenen - factoren in de omgeving die het DNA kunnen beschadigen en mutaties kunnen genereren. UV-straling is een van de meest voorkomende mutagene agentia en zal naar schatting een aanzienlijk aantal veranderingen in het DNA introduceren. Deze omvatten bochten of knikken in de structuur die DNA-replicatie of transcriptie kunnen blokkeren. Als deze fouten niet worden verholpen, kan de schade mutaties veroorzaken die op hun beurt kunnen leiden tot kanker of ziekte, afhankelijk van welke sequenties er zijn.e verstoord.

Identificatie en reparatie van beschadigde regio's

Nucleotide-excisieherstel is afhankelijk van specifieke eiwitcomplexen om beschadigde DNA-gebieden te herkennen en deze te markeren voor verwijdering en reparatie. Bij prokaryoten omvat het proces drie eiwitten: UvrA, UvrB en UvrC. De eerste twee eiwitten werken samen als een complex en reizen langs de DNA-strengen om eventuele fysieke afwijkingen op te sporen.

Eenmaal geïdentificeerd, worden de strengen op de beschadigde locatie gescheiden en worden endonuclease-enzymen zoals UvrC het getroffen gebied doorgesneden en weggesneden. DNA-polymerase vult het gat met nieuwe nucleotiden, en vervolgens dicht het DNA-ligase-enzym de randen af tussen het nieuwe en het oude DNA.

Mutaties in NER hebben ernstige gevolgen

In prokaryoten bestaat het NER-complex uit de drie Uvr-eiwitten, maar in eukaryoten werken meer dan een dozijn eiwitten om het DNA-herstel te reguleren. Bij mensen kunnen mutaties in de NER-route ziekten veroorzaken zoals xeroderma pigmentosum (XP), dat isgeassocieerd met een 2000-voudige toename van de incidentie van huidkanker. Personen met XP zijn zeer gevoelig voor blootstelling aan UV-straling en kunnen ernstige brandwonden op de huid krijgen na slechts enkele minuten blootstelling aan zonlicht. Bovendien kunnen XP-patiënten tekenen van vroegtijdige veroudering vertonen en vaak neurologische afwijkingen ontwikkelen. Zonder een goed werkend reparatiemechanisme kan DNA-schade zich ophopen en leiden tot abnormale celdood of mogelijk kankerachtige tumoren.


Aanbevolen Lectuur

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

Waiting X
simple hit counter