Dna Onarımı Kesip-Çıkarma Tamirleri(Ekzisyon)

Kesip-Çıkarma Tamirleri(Ekzisyon)




Akciğerde çeşitli mutajenlerin neden olduğu kanser hücreleri


Tüm prokaryot ve ökaryot organizmalarda bulunan bu tip tamir sistemi 3 temel basamak içerir:

Hasar veya hata tanınır ve enzimatik olarak bir nükleaz tarafından kesip çıkarılır
DNA polimeraz oluşan boşlukları doldurur
DNA ligaz son bağı kurar ve boşluk tamamen kapanır

Baz eksizyon tamiri (BER)
Baz Eksizyon Tamiri, DNA bazlarının doğal hidrolizi veya kimyasal ajanlar nedeni ile oluşan uygun olmayan bazların tamiri ile ilgilidir BER'de görev alan enzim DNA glikozilazdır Spontan veya kimyasallarla olan deaminasyon veya iyonize radyasyon ve oksidatif hasar sonucu oluşan baz değişikliklerine spesifiktir (urasil, hipoksantin, 3-metiladenin vb) DNA glikozilaz, uygun olmayan bazı tanır Deoksiriboz şeker ve baz arasındaki N-glikozidik bağın hidrolizi ile uzaklaştırır Lezyona spesifik glikozilaz enzim formu kullanılır (Örn: Urasil-DNA glikozilaz) Abazik (apirimidinik ya da apürinik) bölge oluşur (AP bölge) AP bölgeyi spesifik AP endonükleaz enzimleri tanır ve bu zincirde bir çentik açar Ekzonükleaz enzimi fosfat ve şekeri ayırır Oluşan boşluk DNA polimeraz ile doldurulur ve ligaz ile fosfodiester bağlantı sağlanır (Glikozilaz, metillenmiş sitozinden amino grubunun uzaklaşmasıyla oluşan timini DNA'dan çıkartamaz, çünkü timin DNA için normal bir bazdır)
Nükleotid Eksizyon Tamiri (NER)
DNA'nın sarmal yapısında geniş bozulmalara neden olan DNA lezyonları NER sistemi ile onarılır UV kaynaklı pirimidin dimerleri, sigara nedenli benzopiren-guanin gibi baz değişimleri, kemoterapötik ilaçlarla oluşan baz değişimleri BER'de bazlar tek olarak kesip çıkarılırken, NER'de hasarlı bazlar oligonükleotid parçaları olarak kesip çıkarılır Prokaryotlarda anahtar enzimatik kompleks ABC ekzinükleazdır 3 altünitesi vardır:

uvr A,
uvr B,
uvr C)

Sistem şu şekilde işler; uvr A - uvr B kompleksi DNA'yı tarar ve hasar bulunduğunda DNA'ya bağlanır uvr A ayrılır, uvr C - uvr B kompleksi oluşur uvr C; hasarın 3' ucuna 4-5 nükleotid, 5' ucuna 8 nükleotid uzaktan çentikler açar DNA helikaz (uvr D) bu 12-13 nükleotidlik parçası uzaklaştırır İnsanda NER mekanizması çok daha karmaşıktır
Ekzinükleaz aktivitesi birçok gen tarafından kodlanan proteinlerce gerçekleştirilir DNA'daki hasar XPA proteini ile tanınır ve diğer proteinlerin bu bölgeye gelmeleri sağlanır [Transkripsiyon faktörü II H (TFIIH), XPA ve replikasyon proteini A (RPA)] TFIIH'nin alt birimlerinden XPB ve XPD'nin helikaz aktiviteleri ile DNA zincirinde 20 nükleotidlik bir bölge açılır (unwinding) XPG proteini 3' uç bölgesinde hasardan 6 nükleotid uzaktan, XPF/ERCC1 protein kompleksi ise 5' uç bölgesinde hasardan 22 nükleotid uzaktan DNA zincirini keser Serbest kalan 27-29 nükleotidlik parça uzaklaştırılır
Nükleotid eksizyon tamir genleri
Memelilerde eksizyon tamir yolunun moleküler mekanizmasını araştırmak amacıyla NER hasarı olan iki mutant hücre hattı kullanılmıştır: Laboratuarda oluşturulan UV'ye duyarlı hamster hücre hatları ve doğal insan mutantları XP, CS ve TTD'nin hücre hatları Hücre füzyon çalışmaları sonucunda XP'da XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF ve XPG olmak üzere 7; CS' de iki (CSA ve CSB); TTD' de ise üç (XPB, XPD ve TTD A) komplementasyon grubu tanımlanmıştır Bu hasta gruplarının hücre hatlarına ek olarak, mutant hamster hücre hatları arasında 11 komplementasyon grubu tanımlanmıştır Mutant hamster hücrelerinin insan genomik DNA ile transfeksiyonu sonucunda insan DNA'sı ile hamster hücrelerinin mutant fenotipi düzeltilmiş ve ERCC (excision repair cross complementing) genleri tanımlanmıştır Komplementasyon analizleri ERCC2'nin XPD, ERCC3'ün XPB, ERCC5'in XPG ve ERCC6'nın CSB geni ile benzer olduğunu ortaya çıkarmıştır
Nükleotid eksizyon tamir mekanizması
Son yıllarda yapılan araştırmalar, eşleşmeyen DNA zincirindeki DNA adüktlerinin XPC/hHR23B kompleksi ile tanındığını ortaya koymuştur XPC/hHR23B kompleksinin hasara bağlanması DNA yapısının kısmen açılmasına neden olmakta ve tamir mekanizmasında görev alan diğer proteinlerin bu bölgeye toplanmasını ve bağlanmasını sağlamaktadır DNA zincirindeki bu açılma, Transkripsiyon faktörü II H (TFIIH)'nin, XPA ve replikasyon proteini A (RPA)'nın, hasarlı bölgeye girerek açık DNA kompleksini meydana getirmesine neden olmaktadır Transkripsiyonda ve DNA tamirinde görev alan TFIIH 9 alt biriminden meydana gelmektedir ve alt birimlerden XPB 3'5' ve XPD 5'3' helikaz aktivitelerine sahiptir Helikaz aktiviteleri nedeniyle, TFIIH DNA zincirinin 20-30 nükleotidlik bir bölgenin açılmasını sağlar Daha sonra, hasarlı zincir üzerinde sırayla kesim olayı gerçekleşir XPG proteini 3' bölgesinde, hasardan 2-8 nükleotid uzaklıktan keser
XPF/ERCC1 ise 5' bölgesinde hasardan 15-24 nükleotid uzaklıktan keser Hasarlı bölgeyi içeren 24-32 nükleotidlik oligonükleotid serbest bırakılır Serbest bırakılan bu oligonükleotid, hasarı tanıyan proteinlerden XPC/hHR23B proteinine bağlı olarak ortamdan uzaklaştırılır DNA zincirindeki boşluk, DNA replikasyon faktörü C (RFC), prolifere edici hücre nükleer antijeni (PCNA) ve DNA polimerazlar i´ ve iµ ile doldurulur PCNA, RFC ile birlikte DNA kalıbı üzerine DNA polimerazlar i´ ve iµ 'un yüklenmesini sağlar NER mekanizmasındaki son basamak, PCNA proteininin ayrılması ve ligaz I enzimi ile yeni sentezlenen DNA zincirinin ligasyonudur
Transkripsiyona kenetlenmiş tamir mekanizması
İnsan tamir genlerinin tanımlanması ve klonlanmasıyla DNA tamiri ve transkripsiyon arasındaki moleküler ilişki açıklık kazanmıştır Yapılan araştırmalar, genlerin okunan zincirinin okunmayan zincirden daha hızlı bir şekilde NER yoluyla tamir edildiğini ortaya koymuştur Transkripsiyon sırasında RNA polimeraz II, DNA zincirinde hasarla karşılaştığında RNA sentezi durur ve TCR yolu bu hasarın tamirinde rol oynar TCR mekanizmasında, GGR yolundan farklı olarak hasarın tanınma basamağında XPC/hHR23B kompleksi yerine CSB proteini rol oynar CSB proteini, RNA polimeraz II'yi ubiquitin ile birleştirerek parçalanmasını ve böylece TFIIH, XPA ve RPA proteinlerinin hasarlı bölgeye ulaşmasını sağlar TCR yolundaki diğer basamaklar GGR yolundaki basamaklar ile aynıdır
NER mekanizmasında rol alan proteinlerdeki bozukluklar sonucunda bazı nadir görülen hastalıklar tanımlanmıştır;

Xeroderma pigmentosum (XP proteinleri)
Cockayne sendromu (CSA-CSB)
Trikotiyodistrofi (XP proteinleri)

Mismatch (yanlış eşleşme) eksizyon tamiri (MER)

Yanlış eşleşme tamiri

DNA polimeraz, replikasyon sırasında hata okuma (proofreading) yeteneğine sahiptir Mismatch eksizyon tamiri, hata okuma sonrası bile kalan yanlış eşleşmeleri tamir eden mekanizmadır
MutS yanlış eşleşmeyi algılar ve bölgeye bağlanır MutL nin bağlanması ile kopmpleks kararlılık kazanır MutS-MutL kompleksi MutH yi aktive eder MutH yakın bölgedeki metil grubu ekler ve karşı zincirde kesik oluşturur UvrD (Helicase II) proteini kesip-çıkarma işlemine yardımcı olur DNA pol boşluğu doldurur ve DNA ligaz yapıştırır

Kaynak : Wikipedia