DNA-Reparaturmechanismen und ortsspezifische Rekombination
Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER)
Bei der Nukleotid-Exzisionsreparatur hydrolysiert ein Enzym die Phosphodiesterbindungen mit multienzymatischer Aktivität auf der einen Seite der Verzerrung, die durch die Verletzung verursacht wurde. Das begrenzte Oligonukleotid wird durch die Einschnitte geliefert, und die daraus resultierende Lücke wird durch die DNA-Polymerase I in E. coli und die DNA-Polymerase ε (Epsilon) in Eukaryonten gefüllt; danach wird sie durch die DNA-Ligase verschlossen.
Der Proteinkomplex, geformt durch UvrA und UvrB, scannt die DNA und bindet an den Ort der Läsion. Nach der Distanzierung der Dimer-Untereinheit bindet UvrB an die Kette. Danach bindet UvrC an, da dies für die Schnitte in den Phosphodiesterbindungen erforderlich ist. Das daraus resultierende Fragment wird durch die Helikase entfernt, und die DNA-Polymerase I füllt das Loch, direkt verankert.
Direkte Reparatur
Verschiedene Arten von Läsionen werden ohne die Notwendigkeit einer Basen- oder Nukleotid-Exzision repariert. Ein Beispiel ist die direkte Fotoreaktivierung von Cyclobutan-Pyrimidin-Dimeren. Diese Reaktion wird durch die DNA-Photolyase gefördert. Pyrimidin-Dimere produzieren eine Reaktion durch ultraviolettes Licht, und die Photolyase nutzt die aufgenommene Lichtenergie, um die Reaktion umzukehren. Die Photolyase enthält zwei Cofaktoren, die gelegentlich als Vertreter der Lichtabsorption von Chromophoren dienen; der Mechanismus beinhaltet die Bildung freier Radikale.
5) Ortsspezifische Rekombination
Die Umlagerung von genetischer Information zwischen DNA-Molekülen resultiert aus einer Anzahl von Prozessen:
- Homologe Rekombination: Genetischer Austausch zwischen zwei DNA-Molekülen mit einer großen Region fast identischer Sequenz.
- Ortsspezifische Rekombination: Der Austausch erfolgt nur in einer determinierten DNA-Sequenz.
- DNA-Transposition: Anders als die beiden vorangegangenen Prozesse ist hier ein kurzes Segment der DNA beteiligt, das die bemerkenswerte Fähigkeit besitzt, von einem Standort auf ein anderes Chromosom umzuziehen.
Details zur ortsspezifischen Rekombination
Wenn wir uns auf die ortsspezifische Rekombination konzentrieren, können wir sagen, dass eine genaue DNA-Umlagerung auftritt, während bei der homologen Rekombination zwei beliebige Sequenzen intervenieren können (vorausgesetzt, sie sind gleich).
Alle Rekombinationssysteme und deren Aktion unterliegen den Anforderungen des Rekombinase-Enzyms sowie einer einzigartigen DNA-Sequenz und Teilen, auf denen das Enzym agiert. Individuell erkennt und misst eine Rekombinase jeden der beiden Rekombinationsstandorte; an jedem Standort ist ein DNA-Strang an einem bestimmten Punkt vorhanden. Die Rekombinase ist kovalent an die DNA gebunden (Protein-DNA-Bindungsübergang), was die Phosphodiesterbindung bewahrt, die beim Schnitt der DNA verloren ging. Kurze DNA-Stränge werden befestigt, um eine neue Form des Austauschs (Holliday-Strukturen) und eine neue Phosphodiesterbindung zu bilden.
Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, muss der Prozess an einer zweiten Stelle in jedem der beiden Rekombinationsstandorte wiederholt werden. In einigen Systemen werden beide Teilbereiche jeder Schnittstelle der Rekombination gleichzeitig geschnitten, und neue Fäden entstehen ohne Holliday-Vermittler.