Nukleotid-Exzisionsreparatur
Englisch: nucleotide excision repair, NER
Definition
Die Nukleotid-Exzisionsreparatur, kurz NER, ist ein DNA-Reparaturmechanismus, der DNA-Schäden erkennt, die zur Verformung der Doppelhelix-Struktur der DNA führen.
Unterschied zur Basen-Exzisionsreparatur
Die Basen-Exzisionsreparatur erkennt durch verschiedene Glykosylasen spezifische Basenmodifikationen und entfernt das betreffende Nukleotid. Die Anzahl der möglichen Veränderungen übersteigt jedoch die Zahl der existierenden Glykosylasen. Die NER ist nicht spezifisch für eine bestimmte Basenmodifikation, sondern erkennt Unebenheiten (Englisch: "bulky lesions") in der DNA-Struktur und entfernt ein größeres Segment um den Schaden herum.[1][2]
Schäden, die durch NER repariert werden
- Pyrimidin-Dimere (durch UV-Licht entstanden)
- Kovalente Bindungen der DNA mit Umweltgiften (z.B. Benzpyren, Aflatoxin)
- Cyclopurine (endogene Läsion durch reaktive Sauerstoffspezies)
- DNA-Addukte durch DNA-vernetzende Chemotherapeutika[3]
Mechanismus
Globale Genom-Reparatur
- Ein Mutagen führt zu einer Strukturveränderung der Doppelhelix
- Der XPC-RAD23B-Komplex erkennt die Störung und bindet an den komplementären, unbeschädigten Strang.
- Der Transkriptionsfaktor IIH kann an den XPC-RAD23B-Komplex binden. TFIIH besteht aus 10 Untereinheiten. Die Untereinheit XPB und XPD sind Helikasen und können die Stränge um den Schaden herum öffnen.
- XPD gilt als Verifikationsfaktor für den Schaden, da es seine Helikasenaktivität nur ausübt, bis es auf eine Modifikation stößt.
- An dieser Stelle bildet sich ein Komplex aus XPA, RPA, und XPG, der die Stelle zum Einschnitt markiert (Englisch: "Pre-Incision").
- XPA ist nun an der Rekrutierung des ERCC1-XPF-Komplexes beteiligt, der durch seine Nukleasenfunktion die DNA 5’ oberhalb der Läsion schneidet.
- Die DNA-Polymerasen δ/ε beginnen nun die Lücke zu reparieren, gefolgt von dem zweitem DNA-Einschnitt durch die Nuklease XPG, um das fehlerhafte Fragment zu entfernen.
- Die DNA wird durch DNA-Ligase I und DNA-Ligase III wieder verschlossen.
Transkriptionsgekoppelte Reparatur
Zusätzlich zur globalen Genom-Reparatur (GGR) existiert ein zweiter Prozess, der die Mechanismen der NER direkt zu einer blockierten Transkriptionstelle rekrutiert. Die Reparaturmechanismen sind identisch, jedoch werden die Reparaturfaktoren durch CSA, CSB, und XAB2 mit der Schadstelle verbunden. Der XPC-RAD23B-Komplex wird nicht benötigt.Referenzfehler: Das öffnende <ref>-Tag ist beschädigt oder hat einen ungültigen Namen
Quellen
- ↑ Bruce Alberts: Molekularbiologie der Zelle. Wiley-VCH Verlag, 2017, S. 298-301
- ↑ Anthony J.F. Griffiths: Introduction to Genetic Analysis. W.H. Freeman and Company, 2005, Seite 468-463.
- ↑ Schärer, OD. Nucleotide Excision Repair in Eukaryotes. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013 Oct 1;5(10):a012609. doi: 10.1101/cshperspect.a012609.