Hauptunterschied – Basenexzisionsreparatur vs. Nukleotidexzisionsreparatur
DNA wird häufig durch verschiedene interne und externe Faktoren geschädigt. Jedoch korrigieren zelluläre Reparatursysteme die Schäden sofort und ständig, bevor sie zu Mutationen werden oder bevor sie auf nachfolgende Generationen übertragen werden. Es gibt drei Arten von Exzisionsreparatursystemen in den Zellen: Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER), Basenexzisionsreparatur (BER) und DNA-Mismatch-Reparatur (MMR), um Schäden an einzelsträngiger DNA zu reparieren. Der Hauptunterschied zwischen Basenexzisionsreparatur und Nukleotidexzisionsreparatur besteht darin, dass die Basenexzisionsreparatur ein einfaches Reparatursystem ist, das in den Zellen arbeitet, um endogen verursachte Schäden an einzelnen Nukleotiden zu reparieren, während die Nukleotidexzisionsreparatur ein komplexes Reparatursystem ist, das in den Zellen arbeitet, um vergleichsweise zu reparieren größere, exogen verursachte Schadensregionen.
Was ist Basenexzisionsreparatur?
Die Basenexzisionsreparatur ist die einfachste Version des DNA-Reparatursystems, über das die Zellen verfügen. Es wird verwendet, um kleinere Schäden in der DNA zu reparieren. DNA-Basen werden aufgrund von Desaminierung oder Alkylierung modifiziert. Bei Basenschäden erkennt und aktiviert die DNA-Glykosylase das Basenexzisions-Reparatursystem und stellt es mit Hilfe der Enzyme AP-Endonuklease, DNA-Polymerase und DNA-Ligase wieder her. Folgende Schritte sind am BER-System beteiligt.
- Erkennung und Entfernung einer falschen oder beschädigten Base durch eine DNA-Glykosylase, um eine abasische Stelle (Stellen mit Basenverlust – apiurinische oder apyrimidinische Stellen) zu schaffen.
- Inzision an der basischen Stelle durch eine Apurin-/Apyrimidin-Endonuklease
- Entfernung des verbleibenden Zuckerfragments durch eine Lyase oder Phosphodiesterase
- Lückenfüllung durch eine DNA-Polymerase
- Versiegelung des Nicks durch eine DNA-Ligase
Abbildung 01: Basenexzisions-Reparaturweg
Was ist Nukleotidexzisionsreparatur?
Nucleotide Excision Repair (NER) ist ein wichtiges DNA-Exzisionsreparatursystem in Zellen. Es ist in der Lage, beschädigte Regionen mit einer Länge von bis zu 30 Basen zu reparieren und zu ersetzen, und es wird durch den unbeschädigten Matrizenstrang gesteuert. Häufige DNA-Schäden treten aufgrund von ultravioletter Strahlung auf, und NER schützt die DNA, indem sie diese Schäden repariert, unmittelbar bevor sie zu Mutationen werden und an zukünftige Generationen weitergegeben werden oder Krankheiten verursachen. NER bietet insbesondere Schutz vor Mutationen, die indirekt durch exogene Faktoren wie umweltbedingte und chemische Karzinogene verursacht werden. NER tritt in fast allen Organismen auf und erkennt Schäden, die eine erhebliche Verzerrung der DNA-Helix verursachen.
Der NER-Prozess beinh altet die Wirkung vieler Proteine wie XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, XPG, CSA, CSB usw. und verläuft über mehrere Cut-and-Paste-ähnliche Mechanismen. Diese Proteine sind für die Vollendung des Reparaturprozesses unerlässlich, und ein Defekt in einem der NER-Proteine ist lebenswichtig und kann seltene rezessive Syndrome verursachen: Xeroderma pigmentosum (XP), Cockayne-Syndrom (CS) und die lichtempfindliche Form der brüchigen Haarstörung Trichothiodystrophie (TTD).
Abbildung 02: Reparatur der Nukleotid-Exzision
Was ist der Unterschied zwischen Base Excision Repair und Nucleotide Excision Repair?
Base Excision Repair vs. Nucleotide Excision Repair |
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| Base Excision Repair (BER) ist ein DNA-Reparatursystem, das in Zellen vorkommt. | Nucleotide Excision Repair (NER) ist eine andere Art von DNA-Reparatursystem, das in Zellen vorkommt. |
| DNA-Addukte erkennen | |
| BER repariert Schäden an kleinen DNA-Addukten. | NER repariert große DNA-Addukte. |
| DNA-Schäden | |
| BER erkennt die Schäden, die keine signifikanten Verzerrungen der DNA-Helix verursachen. | NER erkennt die Schäden, die zu erheblichen Verzerrungen der DNA-Helix führen. |
| Ursachen von DNA-Schäden | |
| BER repariert die durch endogene Mutagene verursachten Schäden. | NER repariert die durch exogene Mutagene verursachten Schäden. |
| Komplexität | |
| BER ist das am wenigsten komplexe Reparatursystem | Es ist komplexer als BER. |
| Bedarf an Proteinen | |
| BER benötigt keine anderen Proteine. | NER benötigt mehrere Genprodukte, insbesondere Proteine, um beschädigte und unbeschädigte Regionen zu unterscheiden. |
| Eignung | |
| BER eignet sich zur Korrektur einzelner Basenschäden. | NER eignet sich zum Ersetzen der geschädigten Regionen. |
Zusammenfassung – Basenexzisionsreparatur vs. Nukleotidexzisionsreparatur
NER und BER sind zwei Arten von DNA-Exzisions-Reparaturprozessen, die in Zellen vorkommen. BER ist in der Lage, endogen verursachte kleine Schäden zu reparieren, während NER in der Lage ist, Schadensregionen mit einer Länge von bis zu 30 Basenpaaren zu reparieren, die hauptsächlich exogen verursacht wurden. BER unterscheidet sich von NER in den erkannten Substrattypen und im anfänglichen Sp altungsereignis. BER kann auch Schäden erkennen, die nicht durch signifikante Verzerrungen in der DNA-Helix verursacht wurden, während NER signifikante Verzerrungen der DNA-Helix erkennt. Dies ist der Unterschied zwischen der Basenexzisionsreparatur und der Nukleotidexzision.
