Perbaikan Eksisi Nukleotida dan Perbaikan Eksisi Basa

Perbaikan eksisi menghilangkan segmen yang rusak dari salah satu untai DNA dan mensintesis ulang menggunakan untai komplementer yang utuh sebagai templat. Dua jalur berbagi logika ini tetapi menangani lesi yang berbeda: perbaikan eksisi basa mengoreksi kerusakan basa kecil yang tidak mendistorsi heliks, sementara perbaikan eksisi nukleotida menghilangkan lesi besar yang mendistorsi heliks seperti yang disebabkan oleh sinar ultraviolet. Keduanya mengembalikan urutan asli tanpa meninggalkan perubahan permanen.

Definition

Perbaikan eksisi basa (BER) menghilangkan basa tunggal yang rusak atau tidak tepat melalui DNA glikosilase dan memproses situs abasik yang dihasilkan, sedangkan perbaikan eksisi nukleotida (NER) mengenali lesi besar yang mendistorsi heliks dan mengeksisi oligonukleotida pendek yang mengandung kerusakan; keduanya kemudian mengisi dan menyegel celah dengan sintesis dan ligasi yang diarahkan templat.

Scope

Entri ini membandingkan dua jalur perbaikan eksisi: substrat yang dikenali masing-masing, enzim yang melakukan pengenalan, eksisi, pengisian celah, dan ligasi, serta perbedaan dalam perbaikan eksisi nukleotida antara subjalur genom-global dan yang digabungkan-transkripsi. Ini adalah referensi mekanistik dan tidak membahas manajemen klinis.

Core questions

• Jenis lesi apa yang dikenali oleh setiap jalur?
• Bagaimana perbaikan eksisi basa memproses situs abasik setelah basa dihilangkan?
• Bagaimana perbaikan eksisi nukleotida mengeksisi oligonukleotida yang rusak?
• Apa perbedaan antara NER genom-global dan yang digabungkan-transkripsi?

Key concepts

• DNA glikosilase
• Situs abasik (AP) dan AP endonuklease
• BER patch pendek dan patch panjang
• Lesi besar yang mendistorsi heliks
• Insisi ganda pada NER
• NER genom-global
• NER yang digabungkan-transkripsi
• Pengisian celah dan ligasi

Mechanisms

Perbaikan eksisi basa dimulai ketika DNA glikosilase mengenali dan menghilangkan basa tunggal yang rusak atau tidak tepat, seperti urasil atau 8-oksoguanin, meninggalkan situs abasik; AP endonuklease kemudian menginsisi tulang punggung, polimerase mengisi celah, dan ligase menyegelnya, dengan varian patch pendek dan patch panjang yang berbeda dalam jumlah nukleotida yang disintesis ulang. Krokan dan Bjørås menjelaskan bagaimana jalur ini adalah rute utama untuk lesi basa kecil yang sering terjadi akibat oksidasi, deaminasi, dan alkilasi. Perbaikan eksisi nukleotida sebaliknya mengenali distorsi heliks yang dihasilkan oleh aduk besar dan fotoproduk ultraviolet; kompleks multiprotein memverifikasi lesi, membuat insisi di kedua sisi, dan menghilangkan oligonukleotida pendek, setelah itu celah diisi dan disegel. Schärer merinci dua subjalur NER: NER genom-global mensurvei seluruh genom untuk distorsi, sementara NER yang digabungkan-transkripsi dipicu ketika RNA polimerase terhenti pada lesi di untai yang ditranskripsi.

Clinical relevance

Defek bawaan pada perbaikan eksisi nukleotida menyebabkan xeroderma pigmentosum, dengan sensitivitas ekstrem terhadap sinar ultraviolet dan risiko kanker kulit yang tinggi, serta gangguan terkait seperti sindrom Cockayne, yang mengilustrasikan pentingnya jalur-jalur ini; entri ini menyajikan asosiasi tersebut sebagai latar belakang mekanistik daripada sebagai panduan untuk diagnosis atau perawatan individu mana pun.

History

Perbaikan eksisi adalah salah satu proses perbaikan pertama yang didefinisikan secara biokimia, dengan pengakuan pada tahun 1960-an bahwa sel dapat mengeksisi segmen yang rusak akibat ultraviolet dan mensintesis ulang. Rekonstitusi jalur manusia selanjutnya menetapkan enzim yang terlibat, dan perbedaan antara subjalur genom-global dan yang digabungkan-transkripsi menjelaskan mengapa beberapa sindrom defisiensi perbaikan memengaruhi seluruh genom sementara yang lain terutama memengaruhi gen yang ditranskripsi.

Key figures

• Aziz Sancar
• Tomas Lindahl
• Orlando Schärer
• Hans Krokan

Seminal works

• sancar-2004
• scharer-2013
• krokan-bjoras-2013

Frequently asked questions

Apa perbedaan utama antara perbaikan eksisi basa dan perbaikan eksisi nukleotida?

Perbaikan eksisi basa menghilangkan basa tunggal yang rusak dan situs abasik yang dihasilkan untuk lesi kecil yang tidak mendistorsi, sementara perbaikan eksisi nukleotida menghilangkan segmen pendek nukleotida di sekitar lesi besar yang mendistorsi heliks seperti fotoproduk UV.

Apa itu perbaikan yang digabungkan-transkripsi?

Ini adalah cabang dari perbaikan eksisi nukleotida yang dipicu ketika RNA polimerase terhenti pada lesi di untai yang ditranskripsi, memungkinkan kerusakan pada gen aktif diperbaiki secara preferensial.